基于软件无线电的星载通信系统设计

摘要

小卫星对空间重量要求敏感，通过射频开关选通六面体小卫星一个面的射频通路结合该面上方向回溯天线的通信方案，可以省去卫星结构中的姿态控制系统，很大程度的减小了卫星的体积、增加了卫星设计的灵活性，使其具备了向微小型化发展的潜力。本文针对以上提出的小卫星通信方案，解决了在卫星中继站姿态不稳定情况下星地链路难以维持的难点。主要完成的研究工作如下：
　　1.通过理论计算给出了该设计星地通信系统的链路预算分析：上下行链路裕度分别为8.6dB和11.13dB，并且规划了星端、手持终端、天线等各部分的增益分配，为系统的整体设计提供指导。
　　2.详细阐述了上述解决方案硬件设计实现方法，包括星端通信设备的硬件设计和PCB设计以及地端手持终端硬件设计。
　　3.研究了方向回溯技术原理，推导了数字方向回溯算法并给出在本通信系统中的工程实现方法。
　　4.完成了基于ZYNQ全可编程芯片的软件平台环境搭建。利用ADI公司提供的AD9361接口硬件描述、AD9361 Linux下的设备驱动和Xilinx公司提供的Petalinux工具完成了底层FPGA的硬件接口设计和底层软件设计。
　　5.利用ADI官方提供的AD9361驱动，结合软件无线电开源软件GNURadio测试验证了星端通信中继器射频通道的性能。
　　6.最终研制出的星地通信收发机通过了基础的通信功能测试，验证了硬件平台的正确性，为接下来的星地模拟通信实验做好了基础。

目录

第一章 绪论

§1.1 研究目的与意义

§1.2 国内外的发展现状

§1.3 发展现状总结

§1.4 本文主要工作

第二章 系统通信方案及链路预算

§2.1 引言

§2.2 小卫星通信系统的技术方案

§2.3 通信系统需求分析及链路分析

§2.4 本章小结

第三章 方向回溯技术

§3.1 引言

§3.2方向回溯天线的提出

§3.3 方向回溯天线的原理

§3.4 本章小结

第四章 小卫星通信系统硬件设计方案

§4.1 引言

§4.2 星上通信系统整体框架

§4.3 射频模块设计

§4.4 AD9361变频模块

§4.5 基带数据处理器

§4.6 系统电源设计

§4.7 系统PCB设计

§4.8 本章小结

第五章 地面手持终端设计方案

§5.1 引言

§5.2手持终端系统框架

§5.3手持终端的电路实现

§5.4 本章小结

第六章 嵌入式系统软件实现和系统测试

§6.1 引言

§6.2 可编程逻辑

§6.3 系统软件

§6.4 系统测试

§6.5 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果