无人机无线电测控系统数字频率源技术研究与应用

论文摘要

本课题主要研究内容是无人机无线电测控系统中的数字频率源技术。以往发射机主振源和接收机本振源均采用外购件,由于其性能指标的限制,影响了整个数据链系统的安全性和稳定性,因此,研制有自身特色的频率源至关重要。 本文根据无人机测控系统数据链的特点及对测控系统的要求,提出了采用频率合成技术实现数字频率源的方案。根据频率合成技术的特点及发展现状确定了以锁相（PLL）频率合成技术和直接数字频率合成技术（DDS）为关键技术制作频率源。文章对PLL技术及DDS技术作了较为全面的理论分析后,对近两年频率合成技术发展的新方向DDS+PLL频率合成技术作了介绍,以此为依据提出了一种新颖的改进型DDS+PLL频率合成方案,并对此方案进行了可行性分析。在此基础上,根据发射机主振源及接收机本振源的具体指标要求,分析指标特点后确定了具体实现方案:基于MC12210的新型变模锁相环频率合成器用于实现发射机主振源和基于AD9858的新型混合式DDS+PLL频率合成器用于实现接收机本振源。最后对这两种频率源进行了实物研制,介绍了具体研制步骤,通过实测数据证明它们的性能满足指标要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 无人机测控系统数据链
• 1.2 频率合成技术简介
• 1.3 频率合成技术的发展动态
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 锁相式频率合成技术
• 2.1 锁相环工作原理
• 2.2 锁相环相位数学模型和环路基本方程
• 2.2.1 锁相环相位数学模型
• 2.2.2 锁相环环路基本方程
• 2.3 锁相环线性性能分析
• 2.3.1 线性化的相位数学模型
• 2.3.2 锁相环相位传递函数
• 2.3.3 锁相环频率响应
• 2.4 锁相环的稳定性
• 2.5 锁相环的非线性分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 直接数字频率合成技术
• 3.1 DDS基本结构及原理
• 3.1.1 DDS基本结构
• 3.1.2 DDS基本原理
• 3.2 DDS频谱分析
• 3.2.1 理想 DDS的频谱
• 3.2.2 DDS噪声分析
• 3.3 DDS性能评估
• 3.4 本章小结
• 第四章 频率源工程设计方案的选择
• 4.1 DDS+PLL式频率合成器概述
• 4.2 DDS+PLL式频率合成器的组合方式
• 4.3 DDS作为锁相环分频器的设计依据
• 4.4 DDS作为锁相环分频器的 DDS+PLL性能分析
• 4.4.1 DDS+PLL系统中的相位噪声
• 4.4.2 DDS+PLL频率合成器中的杂散抑制
• 4.5 工程设计方案
• 4.5.1 基于 MC12210的发射机主振源实现方案
• 4.5.2 基于 AD9858的接收机本振源实现方案
• 4.6 本章小结
• 第五章 工程实现
• 5.1 基于 MC12210的锁相环频率合成器系统设计
• 5.1.1 系统总体方案
• 5.1.2 系统软硬件设计
• 5.1.3 调试结果
• 5.2 基于 AD9858芯片的 DDS+PLL频率合成器系统设计
• 5.2.1 系统总体方案
• 5.2.2 系统软硬件设计
• 5.2.3 调试结果
• 5.3 产品实物图
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间研究成果