【摘要】：隨著近些年來無人機(jī)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(jī)可以實(shí)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(jī)使用靈活成本低廉,可以說是遙感衛(wèi)星的有效補(bǔ)充,并且與有人飛機(jī)相對(duì)比,避免了飛機(jī)駕駛員的傷亡。在民用方面,無人機(jī)也扮演著重要角色,在救災(zāi)搶險(xiǎn)、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(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)是無人機(jī)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(duì)無人機(jī)高清圖像傳輸?shù)墓δ芎托阅苄枨?設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)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(jī)測(cè)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(jī)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(jì)實(shí)現(xiàn)UQPSK調(diào)制解調(diào)器,通信性能良好并能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化,便于搭載在無人機(jī)上。本課題主要研究?jī)?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(jì)、射頻前端AD9361的開發(fā)設(shè)計(jì)和UQPSK調(diào)制解調(diào)器的FPGA硬件實(shí)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(shí),隨后根據(jù)實(shí)際需求和系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)了UQPSK調(diào)制解調(diào)器,仿真了各個(gè)主要功能模塊設(shè)計(jì)過程,給出了信號(hào)流各個(gè)主要部分的時(shí)頻域波形,并對(duì)所設(shè)計(jì)的UQPSK調(diào)制解調(diào)性能進(jìn)行了分析和仿真,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性,對(duì)實(shí)際FPGA實(shí)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(tái),對(duì)芯片選型做了一定的分析,對(duì)AD9361的功能和配置實(shí)現(xiàn)做了簡(jiǎn)要的說明,隨后在FPGA上進(jìn)行UQPSK調(diào)制解調(diào)器的硬件實(shí)現(xiàn),發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn)主要包括信息的擴(kuò)頻,以及成型濾波和LVDS接口的實(shí)現(xiàn)等,接收機(jī)的FPGA實(shí)現(xiàn)主要對(duì)擴(kuò)頻碼捕獲跟蹤模塊,Costas環(huán)模塊和信息解調(diào)模塊等進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)說明,最終完成整個(gè)調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),經(jīng)過實(shí)際測(cè)試達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,滿足實(shí)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(jìn)行通用理論層面分析，再計(jì)了適合的 UQPSK 的調(diào)制解調(diào)器，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方進(jìn)行分析。其次，完成射頻通道的設(shè)計(jì)，該部分的功能，這部分主要研究 AD9361 的配置以及關(guān)性能測(cè)試。最后也是本論文的重點(diǎn)內(nèi)容，在，在 FPGA 上實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，其中接收機(jī)是獲和跟蹤，載波同步環(huán)路的設(shè)計(jì)與實(shí)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(jì)。制解調(diào)器的 FPGA 硬件實(shí)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(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展過程，簡(jiǎn)單敘述了國(guó)內(nèi)外的

圖 4-2 XC7Z020 系列 FPGA 邏輯資源最終實(shí)現(xiàn)完成后的資源占用情況如表4-1所示，可見除了時(shí)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(shí)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(jì)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(gè)發(fā)射通道和兩個(gè)接收通道，每個(gè)通道均有一對(duì)DA
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：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(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2618127