【摘要】：隨著近些年來無人機行業(yè)急速發(fā)展,其應(yīng)用范圍和應(yīng)用需求明顯增加。從軍事偵察的角度來說,無人機可以實現(xiàn)高分辨率的影像采集,但衛(wèi)星遙感卻常常因?qū)釉普趽醌@取不到信息,而且無人機使用靈活成本低廉,可以說是遙感衛(wèi)星的有效補充,并且與有人飛機相對比,避免了飛機駕駛員的傷亡。在民用方面,無人機也扮演著重要角色,在救災(zāi)搶險、視頻拍攝、航空遙感領(lǐng)域和電力巡檢等領(lǐng)域用途十分廣泛。無人機數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)是無人機應(yīng)用在各領(lǐng)域決定其性能優(yōu)劣的重要組成部分。本課題針對無人機高清圖像傳輸?shù)墓δ芎托阅苄枨?設(shè)計實現(xiàn)無人機與地面站的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)。目前,UQPSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)廣泛應(yīng)用于無人機測控系統(tǒng)中,這得益于其頻譜利用率高和使用靈活等特性,無人機目前正朝著智能化小型化的方向發(fā)展,本文基于AD9361在FPGA上設(shè)計實現(xiàn)UQPSK調(diào)制解調(diào)器,通信性能良好并能實現(xiàn)設(shè)備的小型化,便于搭載在無人機上。本課題主要研究內(nèi)容涵蓋以下主要內(nèi)容,UQPSK調(diào)制解調(diào)器基本原理分析、UQPSK調(diào)制解調(diào)器設(shè)計、射頻前端AD9361的開發(fā)設(shè)計和UQPSK調(diào)制解調(diào)器的FPGA硬件實現(xiàn)。首先從原理介紹了UQPSK調(diào)制解調(diào)器的通用理論知識,隨后根據(jù)實際需求和系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)設(shè)計了UQPSK調(diào)制解調(diào)器,仿真了各個主要功能模塊設(shè)計過程,給出了信號流各個主要部分的時頻域波形,并對所設(shè)計的UQPSK調(diào)制解調(diào)性能進行了分析和仿真,驗證了設(shè)計的正確性,對實際FPGA實現(xiàn)有一定的指導(dǎo)意義。最后,先介紹了所使用的硬件平臺,對芯片選型做了一定的分析,對AD9361的功能和配置實現(xiàn)做了簡要的說明,隨后在FPGA上進行UQPSK調(diào)制解調(diào)器的硬件實現(xiàn),發(fā)射機的實現(xiàn)主要包括信息的擴頻,以及成型濾波和LVDS接口的實現(xiàn)等,接收機的FPGA實現(xiàn)主要對擴頻碼捕獲跟蹤模塊,Costas環(huán)模塊和信息解調(diào)模塊等進行了詳細(xì)的實現(xiàn)說明,最終完成整個調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計與實現(xiàn),經(jīng)過實際測試達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)要求,滿足實際應(yīng)用需求。
【圖文】：

圖 1-1 UQPSK 調(diào)制解調(diào)器的硬件結(jié)構(gòu) UQPSK 調(diào)制解調(diào)器進行通用理論層面分析，再計了適合的 UQPSK 的調(diào)制解調(diào)器，驗證設(shè)計方進行分析。其次，完成射頻通道的設(shè)計，該部分的功能，這部分主要研究 AD9361 的配置以及關(guān)性能測試。最后也是本論文的重點內(nèi)容，在，在 FPGA 上實現(xiàn)發(fā)射機和接收機，其中接收機是獲和跟蹤，載波同步環(huán)路的設(shè)計與實現(xiàn)等。本課容：制解調(diào)器的基本原理。制解調(diào)器的方案設(shè)計。制解調(diào)器的 FPGA 硬件實現(xiàn)。節(jié)，內(nèi)容如下：了 UQPSK 調(diào)制解調(diào)器研究的意義，課題的來序列擴頻技術(shù)的發(fā)展過程，簡單敘述了國內(nèi)外的

圖 4-2 XC7Z020 系列 FPGA 邏輯資源最終實現(xiàn)完成后的資源占用情況如表4-1所示，可見除了時鐘管理資源，該解調(diào)器資源占用率最多也沒有過半，尚有很多資源留給后續(xù)的應(yīng)用層開發(fā)等的實現(xiàn)[50]。表 4-1 UQPSK 調(diào)制解調(diào)器資源消耗硬件資源 使用數(shù)目 可用數(shù)量 使用率FF 29337 106400 27.57%LUT 23677 53200 44.51%I/O 50 125 40.00%BUFG 15 32 46.88%LUTRAM 2300 17400 13.32%MMCM 3 4 75.00%BRAM 55 140 39.29%關(guān)于射頻芯片的選擇，為滿足小型化的設(shè)計需求，必須選擇射頻芯片代替分件，使射頻前端盡量小型化。根據(jù)采樣率、射頻頻率范圍等指標(biāo)參數(shù)，最終選AD9361作為射頻前端。AD9361是一款高集成度的射頻芯片，其基本結(jié)構(gòu)如圖示，，可見它內(nèi)部集成了兩個發(fā)射通道和兩個接收通道，每個通道均有一對DA
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN915.05;V279

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1 倪坤臣;基于AD9361的UQPSK調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

本文編號：2618127