本文關(guān)鍵詞：用于窄帶天線高頻帶利用率通信方法研究

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【摘要】：當(dāng)飛行器以超高的速度在航行時會形成“等離子鞘套”,造成通信黑障。由于等離子體對電場有屏蔽作用,但它對磁場卻不存在屏蔽作用,而小環(huán)天線是一類廣泛用于短波通信中的磁場天線,其近場能量中磁場強度比電場強度大的多,且具有很小的尺寸,便于攜帶,因而我們可以考慮采用小環(huán)天線作為發(fā)射天線,利用磁波傳遞信息,這對于實現(xiàn)跨越黑障通信具有重要意義。本文的目標(biāo)是在小環(huán)天線中心頻率10.099MHz、帶寬5k Hz的條件下,在小環(huán)天線傳輸頻率特性的限制下,選擇適合小環(huán)天線的窄帶調(diào)制方法實現(xiàn)通信。需要使所選的這種窄帶通信方式所需求的傳輸頻帶盡可能的窄,并且碼率盡可能的高,從而達到使得利用小環(huán)天線作為發(fā)射天線的這種通信方法的頻帶利用率盡可能高的目的。小環(huán)天線超窄帶通信系統(tǒng)以小環(huán)天線為發(fā)射天線,對小環(huán)發(fā)射——接收天線組建立電路模型,求解電路的傳輸函數(shù),由于小環(huán)天線的相頻特性非線性,群時延非常數(shù),在對各種超窄帶通信方法的適用性做了詳細(xì)分析后,選擇采用一種相位變化連續(xù)、不含直流分量、幅度—頻率—相位聯(lián)合調(diào)制、被稱之為最小波形差鍵控(VWDK)的調(diào)制方式;對VWDK調(diào)制方法的波形結(jié)構(gòu)和特點進行了研究,對其功率譜密度的理論表達式和相關(guān)解調(diào)的理論誤碼率進行了推導(dǎo)并進行了仿真驗證,最后對VWDK調(diào)制信號去離散譜,對其帶寬進行進一步壓縮,并對超窄帶調(diào)制的關(guān)鍵部分:發(fā)送端濾波器進行設(shè)計;對濾波后的信號頻譜、相干解調(diào)誤碼率、帶寬、頻帶利用率一一作了分析;鑒于小環(huán)天線相頻特性的非線性會造成經(jīng)由它發(fā)射的信號的波形失真,設(shè)計了FIR數(shù)字逆濾波器,對已調(diào)信號作預(yù)畸變處理。在論文的最后,對補償?shù)男Ч?包括補償前后接收信號與發(fā)射信號的相關(guān)性、補償前后接收信號的相關(guān)檢測性能進行了對比。利用Matlab仿真了整個小環(huán)天線超窄帶通信系統(tǒng)的通信過程,仿真條件:采用VWDK調(diào)制碼速率100kbps,調(diào)制參數(shù)a=0.92,載頻10.099MHz,天線帶寬5k Hz。發(fā)送端經(jīng)一次IIR濾波,濾波帶寬為5k Hz,頻帶利用率高達近20bps/Hz。相關(guān)解調(diào)性能方面:經(jīng)小環(huán)天線發(fā)射且不經(jīng)預(yù)失真濾波時解調(diào)難以進行,預(yù)失真后再經(jīng)小環(huán)天線發(fā)射能夠成功解調(diào),且達到-510數(shù)量級的誤碼率標(biāo)準(zhǔn)0E/Nb需要32d B。對比不經(jīng)過小環(huán)天線特性影響的理想VWDK解調(diào),達到同等誤碼率水平的實際情況對0E/Nb的要求提高了6d B。
【關(guān)鍵詞】：低頻小環(huán)天線 高頻帶利用率 超窄帶通信 預(yù)失真
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN820
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-13
• 縮略語對照表13-16
• 第一章 緒論16-22
• 1.1 研究背景和意義16-17
• 1.2 高頻帶利用率通信的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 論文內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排18-22
• 第二章 超窄帶通信的基本理論22-36
• 2.1 超窄帶通信的指標(biāo)22-25
• 2.1.1 帶寬22-23
• 2.1.2 超窄帶通信中的帶寬23-24
• 2.1.3 頻帶利用率24-25
• 2.2 超窄帶通信的基本方法25-31
• 2.2.1 Walker的幾種雙相編碼方法26-29
• 2.2.2 EBPSK調(diào)制29-30
• 2.2.3 VWDK調(diào)制30-31
• 2.3 超窄帶通信中濾波器的選擇31-33
• 2.4 超窄帶通信方法的適用性分析33-36
• 第三章 窄帶天線電路模型的建立與頻率特性研究36-46
• 3.1 窄帶天線的電路模型與傳輸函數(shù)36-39
• 3.1.1 小環(huán)天線的電路模型36-37
• 3.1.2 小環(huán)天線的傳輸函數(shù)37-39
• 3.2 窄帶天線的幅頻相頻特性39-41
• 3.3 窄帶天線的帶寬41-42
• 3.4 天線電路模型及傳輸函數(shù)正確性的驗證42-45
• 3.4.1 電路模型的正確性驗證42-44
• 3.4.2 傳輸函數(shù)的正確性驗證44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 VWDK通信研究46-66
• 4.1 VWDK調(diào)制方式的提出46-47
• 4.2 VWDK基本波形結(jié)構(gòu)47-49
• 4.3 VWDK調(diào)制的功率譜49-51
• 4.3.1 VWDK調(diào)制功率譜的理論式49-50
• 4.3.2 VWDK調(diào)制功率譜的仿真50-51
• 4.4 相關(guān)解調(diào)及其性能51-55
• 4.4.1 VWDK相關(guān)解調(diào)誤碼率理論推導(dǎo)51-53
• 4.4.2 VWDK相關(guān)解調(diào)性能的仿真53-55
• 4.5 波形優(yōu)化55-59
• 4.5.1 VWDK波形優(yōu)化的理論依據(jù)55-57
• 4.5.2 VWDK的波形優(yōu)化57-59
• 4.6 VWDK調(diào)制的發(fā)送端濾波器59-62
• 4.7 無線信道對VWDK調(diào)制的影響62-63
• 4.8 VWDK與高階調(diào)制的對比63-66
• 第五章 用于小環(huán)天線的改進的VWDK通信方法66-80
• 5.1 小環(huán)天線特性對VWDK調(diào)制信號的影響66-69
• 5.1.1 無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件66-67
• 5.1.2 小環(huán)天線對VWDK調(diào)制信號的影響67-69
• 5.2 加預(yù)失真的VWDK通信方法69-78
• 5.2.1 小環(huán)天線模擬傳輸函數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字傳輸函數(shù)70-75
• 5.2.2 預(yù)失真濾波器的設(shè)計75-78
• 5.3 性能改善分析78-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 工作總結(jié)80-81
• 6.2 研究展望81-82
• 參考文獻82-84
• 致謝84-85
• 作者簡介85-86

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本文編號：842014