高动态多普勒对PCM/FM遥测信号性能影响研究

摘要

目前我国遥测系统主要采用脉冲编码调制/调频（PCM/FM）体制，主要因为PCM/FM遥测体制不仅精度最高，而且遥测数据帧格式可灵活变化，有利于遥测系统发射机和接收机快速的进行数据处理。从而使采用脉冲编码调制/调频体制的遥测系统可以利用大规模和超大规模集成电路技术，并且具有和终端直接进行连接进行数据处理的优势。基于以上诸多优点，采用PCM/FM体制的遥测技术在导弹、卫星、火箭等航天器领域中得到了非常广泛的应用。
　　遥测系统一般工作在高动态环境中，航天飞行器都具有较高的飞行速度，飞行轨迹复杂多变，导致飞行器和接收机之间存在着较大的位移变化，因而产生多普勒频偏。根据多普勒频偏的计算公式可知多普勒频偏的大小与飞行器的速度及载波波长有关：飞行速度越高，采用载波波长越短，导致接收机产生的多普勒频偏也就越大。多普勒频偏对接收机的解调性能产生严重的影响，严重降低了遥测系统的可靠性。因此，在航天遥测领域中，深入研究多普勒频偏对遥测信号的影响，并进一步提出先进有效的多普勒频移跟踪补偿技术正逐步成为遥测领域研究的热点和难点问题。
　　本文的研究目标主要是验证多普勒频偏对遥测系统性能的影响。首先通过理论分析及仿真实验研究PCM/FM遥测信号的调制解调技术，探讨PCM/FM信号的时频特性，并重点分析大动态多普勒频移对接收信号的影响。然后，在综合信道模型的基础上，通过理论分析及仿真实验，对PCM/FM遥测通信体制在高速、高动态飞行场景下的性能进行评估。仿真结果表明：系统采用非相干解调时，当多普勒频偏较小时，遥测系统的性能尚可接受，但随着多普勒频移的增大，系统性能严重恶化。对高动态多普勒频偏而言，如果在接收端不增加多普勒频移跟踪补偿模块，系统性能急剧恶化，对遥测系统来说是不可接受的。最后利用LabVIEW软件和USRP软件无线电平台搭建简单的遥测通信系统，以加深对遥测通信系统的理解，并对遥测系统的通信性能进行评估。

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第一章 绪论

1.1 遥测技术在国内外发展现状

1.2 论文的选题背景与研究意义

1.3 本文研究内容

1.4 论文章节安排

第二章 PCM/FM遥测系统相关理论

2.1 PCM/FM遥测系统的组成

2.2 PCM/FM遥测信道

2.3 FM调制技术原理

2.4 脉冲编码调制基本原理

2.5 锁相环的组成和工作原理

2.6 高速移动条件下多普勒频移的计算

2.7 本章小结

第三章 遥测PCM/FM调制解调技术及仿真模型

3.1 遥测PCM/FM调制原理

3.2 遥测PCM/FM解调原理

3.3 遥测PCM/FM仿真模型

3.4 PCM/FM遥测系统实验仿真

3.5 本章小结

第四章 多普勒频移对遥测PCM/FM系统影响

4.1 多普勒频移模型的建立

4.2 多普勒频移对PCM/FM遥测系统的影响

4.3 多普勒频移对系统影响仿真研究

4.4 多普勒频移的补偿跟踪研究

4.5 遥测通信系统仿真界面

4.6 本章小结

第五章 利用无线电仿真平台对遥测系统的研究

5.1 LabVIEW简介

5.2 USRP概述

5.3 基于LabVIEW和USRP搭建遥测通信系统

5.4 本章小结

第六章 总结展望

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2.教育背景

3.攻读硕士学位期间科研情况