基于FPGA的星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時間:2021-05-21 21:54
微小衛(wèi)星綜合電子平臺是衛(wèi)星最核心的模塊,不僅保障衛(wèi)星最基本的功能運(yùn)轉(zhuǎn),同時兼顧各個模塊之間的信息傳輸與共享。作為綜合電子平臺最前端的收發(fā)設(shè)備,星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)上行遙控?cái)?shù)據(jù)及下行遙測數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送,其中遙控?cái)?shù)據(jù)由地面工作站發(fā)送,遙測數(shù)據(jù)來自綜合電子平臺其他模塊如姿軌控、熱控、安全管理、衛(wèi)星導(dǎo)航等。傳統(tǒng)星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)通常采用一體化設(shè)計(jì),即采用全定制電路結(jié)構(gòu),其中數(shù)據(jù)信號處理模塊和射頻模塊一體化,該設(shè)計(jì)導(dǎo)致系統(tǒng)升級、功能擴(kuò)展可能需要頻繁更換硬件來作為支持,加大了研發(fā)和維護(hù)成本,并且傳統(tǒng)設(shè)計(jì)需要針對不同衛(wèi)星通信場景設(shè)計(jì)大量不同類型的濾波器、混頻器等復(fù)雜器件,任務(wù)量繁重。本文針對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問題,在設(shè)計(jì)方案上采用Xilinx公司的ML605開發(fā)平臺進(jìn)行基帶信號處理,利用FPGA可編程的特點(diǎn)解決傳統(tǒng)收發(fā)器升級維護(hù)可能需要更換硬件設(shè)備的弊端,射頻模塊設(shè)計(jì)選用ADI公司AD9361作為主芯片避免信號處理過程中大量濾波器的設(shè)計(jì),外圍電路包括模擬信號接口、FMC接口模塊、時鐘輸入模塊以及電源和電源監(jiān)測模塊,最后完成了射頻模塊整體PCB板設(shè)計(jì)與制作。本文軟件設(shè)計(jì)包括差分編解碼模塊、QPSK調(diào)...
【文章來源】:鄭州大學(xué)河南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:67 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 研究意義
1.2 研究現(xiàn)狀
1.3 本文研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)
2 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)原理
2.1 微小衛(wèi)星綜合電子平臺定義
2.2 微小衛(wèi)星綜合電子平臺體系
2.2.1 開放式模塊化體系
2.2.2 微小衛(wèi)星綜合電子平臺模塊功能
2.3 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理
2.3.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)
2.3.2 設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)
2.3.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.4 本章小結(jié)
3 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計(jì)
3.1 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
3.2 FPGA基帶模塊
3.3 射頻模塊
3.3.1 AD9361 芯片原理
3.3.2 AD9361 模塊
3.3.3 信號接口模塊
3.3.4 電源及電源監(jiān)測模塊
3.4 PCB電路板設(shè)計(jì)
3.4.1 封裝設(shè)計(jì)和布局布線
3.4.2 PCB版圖設(shè)計(jì)與制作
3.5 本章小結(jié)
4 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1 軟件設(shè)計(jì)流程與開發(fā)環(huán)境
4.2 差分編解碼模塊
4.2.1 差分編碼
4.2.2 差分解碼
4.3 QPSK信號調(diào)制模塊
4.4 DQPSK解調(diào)模塊
4.5 本章小結(jié)
5 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)硬件平臺調(diào)試與分析
5.1 AD9361 寄存器配置
5.1.1 AD9361 寄存器說明
5.1.2 AD9361 寄存器配置時序
5.2 AD9361和FPGA接口時序
5.3 射頻模塊靜電測試
5.4 射頻模塊電源測試
5.5 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)發(fā)射性能測試
5.6 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)接收性能測試
5.7 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
6.1 研究總結(jié)
6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文及參與的項(xiàng)目
本文編號:3200442
【文章來源】:鄭州大學(xué)河南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:67 頁
【學(xué)位級別】:碩士
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摘要
Abstract
1 緒論
1.1 研究意義
1.2 研究現(xiàn)狀
1.3 本文研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)
2 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)原理
2.1 微小衛(wèi)星綜合電子平臺定義
2.2 微小衛(wèi)星綜合電子平臺體系
2.2.1 開放式模塊化體系
2.2.2 微小衛(wèi)星綜合電子平臺模塊功能
2.3 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理
2.3.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)
2.3.2 設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)
2.3.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.4 本章小結(jié)
3 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計(jì)
3.1 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
3.2 FPGA基帶模塊
3.3 射頻模塊
3.3.1 AD9361 芯片原理
3.3.2 AD9361 模塊
3.3.3 信號接口模塊
3.3.4 電源及電源監(jiān)測模塊
3.4 PCB電路板設(shè)計(jì)
3.4.1 封裝設(shè)計(jì)和布局布線
3.4.2 PCB版圖設(shè)計(jì)與制作
3.5 本章小結(jié)
4 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1 軟件設(shè)計(jì)流程與開發(fā)環(huán)境
4.2 差分編解碼模塊
4.2.1 差分編碼
4.2.2 差分解碼
4.3 QPSK信號調(diào)制模塊
4.4 DQPSK解調(diào)模塊
4.5 本章小結(jié)
5 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)硬件平臺調(diào)試與分析
5.1 AD9361 寄存器配置
5.1.1 AD9361 寄存器說明
5.1.2 AD9361 寄存器配置時序
5.2 AD9361和FPGA接口時序
5.3 射頻模塊靜電測試
5.4 射頻模塊電源測試
5.5 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)發(fā)射性能測試
5.6 星務(wù)信息收發(fā)系統(tǒng)接收性能測試
5.7 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
6.1 研究總結(jié)
6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文及參與的項(xiàng)目
本文編號:3200442
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