GALILEO卫星信号模拟器的研究

摘要

在国际卫星导航系统发展背景下，研究GALILEO卫星信号模拟器将具有十分重要的意义。本文以GALILEO卫星信号模拟器的开发为背景，着重对其中涉及的关键技术进行了研究。 论文首先对GALILEO系统的总体组成和结构进行了详细的介绍，分析了其相对于美国GPS系统的特点。之后对GALILEO系统的频率分配、信号结构及其调制体制作了分析与介绍，为模拟器的设计提供了依据。 针对模拟器设计的关键技术，论文首先研究了GALILEO系统采用的扩频通信技术理论、DS-SS扩频通信的基本特点和GOLD码序列的特点，然后研究了频率合成技术，分析了PLL和DDS这两种频率合成技术的性能特点，为提出模拟器的设计方案奠定了理论基础。 根据以上的工作，提出了GALILEO卫星信号模拟器的总体设计方案，给出了模拟器的总体结构。针对GALILEO系统的特点，根据系统对伪随机码性能的要求设计了基于FPGA的伪随机码产生模块；在对比研究PLL和DDS这两种频率合成技术的特点的基础上设计了基于DDS的载波产生模块；通过研究二进制相移键控调制方式(BPSK)设计了载波调制模块；研究了三种常见DDS+PLL组合系统的优缺点，提出了改进方案，设计了基于DDS+PLL两次混频的上变频模块。 在确定GALILEO卫星信号模拟器的设计方案的基础上，通过实际电路设计和仿真，论文详细的论述了模拟器的实现过程。在对Altera公司的FPGA芯片及其第四代可编程逻辑器件集成开发设计软件Quartus Ⅱ进行充分理解的基础上，结合本系统的实现，采用FLEXIOKE系列芯片FLEX10K130E设计了伪码DCO与伪码产生电路。在深入分析DDS芯片AD9854、宽频带双输入集成运算放大器0PA678、ADF4113芯片工作特点的基础上设计了以AT89C51单片机为控制核心的载波频率合成系统、载波调制和上变频电路。最后，论文讨论了模拟器模拟载波多普勒频移设想。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1课题的背景与意义

1.2卫星信号模拟器国内外研究动态

1.2.1 GPS卫星信号模拟器

1.2.2 GLONASS卫星信号模拟器

1.2.3 GALILEO卫星信号模拟器

1.2.4卫星信号模拟器的发展趋势

1.3论文主要研究内容

第2章GALILEO系统组成与信号结构

2.1 GALILEO系统的组成及特点

2.1.1空间部分

2.1.2地面控制部分

2.1.3用户设备部分

2.1.4 GALILEO系统的特点

2.2 GALILEO系统的频率和信号结构

2.2.1 GALILEO系统对频率和信号结构的要求

2.2.2卫星信号频率和信号的基本情况

2.2.3信号的调制体制

2.3本章小结

第3章模拟器设计关键技术

3.1 GALILEO系统通信技术

3.1.1扩频通信理论基础

3.1.2 DS-SS扩频通信的基本特点

3.1.3扩频通信的伪随机码

3.2频率合成技术

3.2.1 PLL的原理和性能特点

3.2.2 DDS的原理和性能特点

3.3本章小结

第4章GALILEO卫星信号模拟器总体方案设计

4.1 GALILEO卫星信号发生模块组成

4.1.1伪随机码产生模块

4.1.2载波产生模块

4.1.3载波调制模块

4.1.4上变频模块

4.2 GALILEO卫星信号模拟器总体结构

4.3本章小结

第5章GALILEO卫星信号模拟器的实现

5.1信号模拟器的总体设计

5.2伪随机码产生模块实现

5.2.1 FPGA芯片简介及其设计流程

5.2.2伪码DCO

5.2.3伪码产生

5.3载波产生模块实现

5.3.1 DDS芯片简介及其工作特点

5.3.2载波产生

5.4载波调制模块实现

5.5上变频模块实现

5.6模拟器对多普勒频移的模拟

5.7本章小结

结论

参考文献

致谢

附录