星間鏈路信號(hào)捕獲跟蹤處理器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著星間鏈路通信領(lǐng)域的快速發(fā)展，衛(wèi)星的數(shù)量在不斷增加，面臨的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，同時(shí)隨著傳輸速率、抗干擾能力的提高、星上處理和交互技術(shù)的不斷完善，給星間鏈路信號(hào)的傳輸、截獲和干擾等都帶來了極大的困難。如何在先驗(yàn)知識(shí)未知、低信噪比、寬帶和復(fù)雜的電磁干擾下，準(zhǔn)確對(duì)星間鏈路信號(hào)進(jìn)行特征參數(shù)提取和精確指向跟蹤，是目前星間鏈路信號(hào)對(duì)抗領(lǐng)域的研究方向。無論誰先掌握了衛(wèi)星通信鏈路的核心技術(shù)，誰就取得了未來空間使用的主動(dòng)權(quán)。20世紀(jì)80年代以來，數(shù)字集

2、成電路和微電子技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展階段，電子元器件的可靠性、集成度、功耗、體積等有了很大改善，同時(shí)伴隨著軟件無線電理論的興起和工程應(yīng)用，這都使得設(shè)計(jì)更高性能的寬帶角跟蹤接收機(jī)成為現(xiàn)實(shí)。
　　結(jié)合課題研究背景，針對(duì)的是星間鏈路信號(hào)，屬V頻段，中頻信號(hào)最大帶寬300MHz，信號(hào)的調(diào)制類型以MPSK和MQAM為主，碼速率最高為150Mbps。本文設(shè)實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA+DSP硬件平臺(tái)的星間鏈路信號(hào)捕獲跟蹤處理器。TI公司的TMS320C

3、6713B DSP作為關(guān)鍵信號(hào)處理部分，核心算法都在DSP上實(shí)現(xiàn)，與Xilinx公司的FPGA XC4VLX80、E2V公司的ADC芯片EV10AS150B、TI公司的低抖動(dòng)時(shí)鐘芯片CDCE62005相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鏈路信號(hào)的特征參數(shù)提取和角誤差提取，完成了對(duì)星間鏈路信號(hào)的高精度指向跟蹤。
　　本文首先介紹了本課題應(yīng)用的背景和意義，對(duì)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀作了調(diào)研和簡(jiǎn)要的分析；接著，根據(jù)課題要求，設(shè)計(jì)了捕獲跟蹤處理器的總體方案，從傳播衰

4、減、接收機(jī)的靈敏度和單通道合成對(duì)信噪比的影響等方面論證了設(shè)計(jì)方案的可行性；隨后，研究了信號(hào)處理器中涉及的關(guān)鍵信號(hào)處理技術(shù)，包括高速采樣、數(shù)字下變頻、信號(hào)特征參數(shù)和角誤差提取，高速AD采樣主要完成將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；下變頻采用多相濾波算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的基帶化處理；信號(hào)特征參數(shù)提取主要完成載頻、通信調(diào)制類型和信息碼速率的估計(jì)，研究了基于非線性變化的載頻估計(jì)、循環(huán)高階累積量的通信調(diào)制類型識(shí)別、延時(shí)相乘的碼速率估計(jì)和小部分帶寬法的單