扩频无线电救援系统发射机设计与实现

摘要

无线电救援系统作为遇险时获得及时有效救助的重要手段,已经得到了世界各国的广泛关注。世界上各主要发达国家均已研制出自己的救援无线电系统,而我国虽然也开展了应急无线电示位标的研究工作,但一直没有成熟的产品,同类产品还依赖进口。
　　 本课题主要研究无线电救援系统发射机的设计与实现。鉴于扩频通信在频谱利用率、通信的保密性、以及通信抗干扰等方面的优良性能,方案采用扩频技术。本方案以DSP作为控制核心,采用直接数字频率合成(DDS)技术设计并实现了一种结构简单、性能良好的发射机。该发射机具有输出频率准确、频率稳定度高、频率分辨率高、频率转换速度快、杂散抑制良好等特点。本文的主要研究内容如下:
　　 首先,介绍了扩频无线电救援系统发射机的基础理论。涉及GPS原理、扩频通信技术、伪随机码理论、卷积码理论、锁相环技术、直接数字频率合成技术等基础理论及关键技术,为后续的设计提供理论基础及设计依据。
　　 其次,根据系统的技术指标要求,提出了发射机总体方案。针对各个功能模块的划分,对发射机进行了相应的硬件与软件设计,并对每一功能模块给出了具体的实现方法。发射机的硬件部分包括DSP控制电路、GPS与DSP接口电路、DDS电路、时钟电路、滤波电路、功率放大电路。给出了每部分电路实现的具体电路图。相应的,在软件设计中,介绍了软件总体流程以及各模块的实现方法。软件部分包括DSP和CPLD两部分:在DSP部分中,介绍了GPS的输出数据格式、异步通信模块、时钟信号及BPSK波形信号的软件设计等,在CPLD部分中,介绍了分频模块、伪码产生及数据码合成模块以及毛刺信号的处理等内容。
　　 最后,结合电路板的设计原则,设计制作了电路板,并对发射机的输出波形进行了测试,验证了设计方案具有可行性。
　　 测试结果表明,本文提出的扩频无线电救援系统发射机的设计方案充分结合硬件、软件的优势,可以满足设计要求,并实现预期功能。