航空AES数字接收机关键技术的研究与实现

论文摘要

软件无线电技术是一种新的无线通信技术,它的出现导致了接收机技术的革新,其基本思想是构造一个通用硬件平台,并使宽带A/D、D/A尽量靠近天线,较理想的软件无线电实现结构是直接对射频信号低通采样数字化,但这对A/D、D/A以及后续的数字信号处理速度要求非常高。由于目前器件处理速度的限制,很难对射频信号直接进行低通采样处理,采用宽带中频接收机数字化技术是目前实现软件无线电一种较为可行的方案。本文首先讲解了INMARSAT航空系统的组成和信道类型,分析了软件无线电的特点、基本结构和关键技术。结合航空AES的P信道具体技术指标要求,从工程实际应用的角度出发,通过对软件无线电在中频数字接收机中的应用进行研究,提出了一种用软件无线电思想进行设计的航空AES宽带中频数字接收机方案。重点研究了中频数字接收机中的中频处理模块和载波同步模块这两种关键技术,并对其关键的模数转换器(ADC)、数字下变频器(DDC)、载波频率和相位同步进行了算法研究和实践分析,建立了一种宽带中频数字化软件无线电接收机使用模型,取得了一定的研究成果和使用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 INMARSAT 航空系统的组成
• 1.1.1 机载站（AES）
• 1.1.2 地球站（GES）
• 1.1.3 海事通信卫星
• 1.2 INMARSAT 航空系统的信道类型
• 1.2.1 P 信道
• 1.2.2 R 信道
• 1.2.3 T 信道
• 1.2.4 C 信道
• 1.3 AES、GES 数字中频接收系统项目介绍
• 1.4 项目的背景和意义
• 1.5 本文的主要内容和安排
• 第二章 软件无线电数字接收机技术
• 2.1 软件无线电的概念
• 2.1.1 软件无线电概念的起源
• 2.1.2 软件无线电概念的逐步发展与深化
• 2.2 软件无线电的特点
• 2.3 软件无线电数字接收机的体系结构
• 2.3.1 射频直接低通采样数字化结构
• 2.3.2 射频带通采样数字化结构
• 2.3.3 宽带中频采样结构
• 2.4 软件无线电数字接收机的关键技术
• 2.4.1 开放式总线结构及实现
• 2.4.2 宽带模拟器件
• 2.4.3 宽带模数转换部分
• 2.4.4 数字下变频部分
• 2.4.5 高速信号处理部分
• 2.5 本章小结
• 第三章 软件无线电宽带中频数字接收机结构设计
• 3.1 技术指标
• 3.2 体系结构的选择
• 3.2.1 基于DSP 的设计
• 3.2.2 基于FPGA/CPLD 的设计
• 3.3 接收机结构设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 数字接收机中频模块的设计与实现
• 4.1 AD6654 主要特性简介
• 4.2 模数转换器（AD6654/ADC）设计
• 4.2.1 数据采集技术
• 4.2.2 采样频率的确定
• 4.3 模数转换器AD6654/ADC 接口电路设计
• 4.3.1 时钟输入电路设计
• 4.3.2 模拟输入电路设计
• 4.3.3 电源及地的设计
• 4.4 数字下变频设计
• 4.4.1 数控振荡器的基本原理
• 4.4.2 抽取滤波器设计
• 4.4.3 数字下变频芯片AD6654 中DDC 设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 载波同步算法的仿真及其FPGA 的实现
• 5.1 频率偏差对接收系统的影响
• 5.2 载波频率同步原理
• 5.2.1 非数据辅助前馈算法推导
• 5.2.2 非数据辅助前馈算法的数字实现
• 5.2.3 载波频率同步算法性能仿真
• 5.2.4 载波频率同步电路的FPGA 实现
• 5.3 载波相位同步原理
• 5.3.1 误差信号检测器
• 5.3.2 环路滤波器
• 5.3.3 载波相位同步性能仿真
• 5.3.4 相位同步电路的FPGA 实现
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间所发表的论文