卫星通信中跳频频率合成器与跳频收发信机的研究

摘要

在信息化、网络化的背景下，卫星数据链具有不可替代的重要作用，然而，卫星数据链的开放信道特性，使得卫星通信的畅通性、有效性、安全性受到威胁。本文设计一种采用宽带跳频扩频的卫星通信系统可以有效解决上述问题。
　　本文中设计并实现了中心频率在K波段，带宽为500MHz的跳频频率源，在中心频率处，频率偏移1KHz处相位噪声优于-70dBc/Hz，频率偏移10KHz处相位噪声优于-110dBc/Hz，频率偏移100KHz处相位噪声优于-115dBc/Hz，在频率偏移1MHz处相位噪声优于-120dBc/Hz。本文中设计并实现了Ka波段跳频发射机系统，发射带宽为1.6GHz，该系统输出信号相位噪声性能在频率偏移1KHz处相位噪声优于-70dBc/Hz，频率偏移10KHz处相位噪声优于-90dBc/Hz，频率偏移100KHz处相位噪声优于-105dBc/Hz，频率偏移1MHz处相位噪声优于-120dBc/Hz，频率偏移10MHz处相位噪声优于-125dBc/Hz。本文中设计并实现了Ku波段的跳频接收机系统，带宽为1.6GHz，测试接收机的EVM(Error Vector Magnitude)性能，调制方式为16QAM，符号速率为1M SPS时，接收机的EVM性能优于0.5％ RMS，调制方式为16QAM，符号速率为10M SPS时，接收机EVM性能优于1％ RMS。
　　本文中设计并实现了微带带通滤波器，并且应用在跳频收发机系统中，经实测效果良好。并且设计并编写了跳频收发信机的界面控制程序以及FPGA程序，经测试可以很好的配合系统硬件工作。
　　本文中设计并实现的收发信机系统，在1.6GHz的信道带宽中，实现了500MHz的宽带跳频扩频，从而使得该卫星收发信机具有优异的抗干扰性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究内容与组织结构

第二章 频率合成技术研究

2．1 主要技术参数

2．2 直接模拟合成器

2．2．2 直接模拟合成器中器件相位噪声分析

2．3 直接数字频率合成器

2．3．1 直接数字频率合成器的基本原理

2．3．2 直接数字频率合成器的基本架构

2．3．3 直接数字频率合成器中的混叠

2．3．4 直接数字频率合成器中的杂散

2．3．5 直接数字频率合成器中的相位噪声

2．4 间接频率合成器

2．4．1 间接频率合成器的基本原理

2．4．2 鉴相器的基本原理

2．4．3 锁相环合成器的相位噪声分析

2．4．4 锁相环合成器的参考杂散分析

2．5 频率合成器性能优化

2．5．1 锁相环系统相位噪声的优化

2．5．2 锁相环系统频率分辨率的优化

2．5．3 系统频率转换时间的优化

2．6 本章小结

第三章 跳频频率合成器的研制

3．1 跳频频率合成器设计指标

3．2 跳频频率源设计方案

3．2．1 跳频频率合成系统分析

3．2．2 跳频频率合成系统原理图设计

3．3 跳频频率源系统仿真与测试

3．3．1 跳频频率源系统实现

3．3．2 系统测试环境

3．3．3 参考源锁相环仿真与测试

3．3．4 直接数字频率合成器输出测试

3．3．5 混频模块测试

3．3．6 倍频链路测试

3．4 本章总结

第四章 跳频收发信机系统的研制

4．1 跳频发射机系统设计

4．1．1 跳频发射机系统设计指标

4．1．2 跳频发射机系统拓扑结构设计

4．2 跳频接收机系统设计

4．2．1 跳频接收机系统设计指标

4．2．2 跳频接收机系统拓扑结构设计

4．3 跳频收发信机中滤波器的设计

4．4 收发信机系统实现与测试

4．4．1 跳频收发信机系统实现

4．4．2 数字控制系统的设计

4．4．3 系统系能测试

4．5 本章总结

第五章 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 研究展望

致谢

参考文献

作者简介