星間鏈路信號捕獲跟蹤處理器的研究與設(shè)計.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，給星間鏈路信號的傳輸、截獲和干擾等都帶來了極大的困難。如何在先驗知識未知、低信噪比、寬帶和復(fù)雜的電磁干擾下，準確對星間鏈路信號進行特征參數(shù)提取和精確指向跟蹤，是目前星間鏈路信號對抗領(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權(quán)。20世紀80年代以來，數(shù)字集

2、成電路和微電子技術(shù)進入了快速發(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)計更高性能的寬帶角跟蹤接收機成為現(xiàn)實。
　　結(jié)合課題研究背景，針對的是星間鏈路信號，屬V頻段，中頻信號最大帶寬300MHz，信號的調(diào)制類型以MPSK和MQAM為主，碼速率最高為150Mbps。本文設(shè)實現(xiàn)了一種基于FPGA+DSP硬件平臺的星間鏈路信號捕獲跟蹤處理器。TI公司的TMS320C

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

4、減、接收機的靈敏度和單通道合成對信噪比的影響等方面論證了設(shè)計方案的可行性；隨后，研究了信號處理器中涉及的關(guān)鍵信號處理技術(shù)，包括高速采樣、數(shù)字下變頻、信號特征參數(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，實現(xiàn)對輸入信號的基帶化處理；信號特征參數(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，研究了基于非線性變化的載頻估計、循環(huán)高階累積量的通信調(diào)制類型識別、延時相乘的碼速率估計和小部分帶寬法的單