高速PCM/FM遥测解调技术研究

摘要

PCM/FM是目前航天遥测中广泛采用的一种遥测体制。但是随着传输码速率的不断提高，由于接收端信噪比的下降和频率选择性衰落，传统的非相干鉴频解调方式已经不能满足需要。本文分析了PCM/FM信号的时域和频域特征、调制过程及其调制参数，如信号带宽、预调滤波器和调频指数。近年来，多符号检测技术（MSD）被提出用于PCM/FM信号的解调。在2Mbps码速率时，MSD相比非相干鉴频解调有3dB的信噪比增益，这样就可以在满足一定误码率的条件下进一步的提高传输的PCM码速率。本文对MSD算法进行了研究和matlab仿真，并改进了MSD算法，降低了计算量，使其更适合FPGA实现。但是只有在位同步的前提下，MSD算法才能准确对PCM/FM信号进行解调。
　　本文首先使用叉积鉴频算法对PCM/FM信号进行鉴频处理，然后使用全数字锁相环路从鉴频信号中提取位同步信号。在此基础上，设计了一种基于基带复信号角度旋转MSD算法的中频数字接收机。设计的基于基带复信号角度旋转MSD算法中频数字接收机，主要包括数字下变频（DDC）模块、位同步模块和基带复信号角度旋转MSD算法。数字下变频模块（DDC）模块又包括数控振荡器NCO、积分梳状滤波器CIC、半带滤波器HB和补偿滤波器 FIR等子模块。本文使用Verilog语言编写了上述模块并通过Modelsim仿真，然后FPGA实现。最终对PCM/FM信号源输出的70M中频信号加噪测试所设计的接收机实际性能，测出了接收机在不同信噪比下的误码率，为下一步调试和改进接收机打下了基础。

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第一章 绪论

1.1 遥测技术的发展状况

1.2 PCM/FM遥测体制的发展

1.3 PCM/FM接收机实现平台

1.4本文的结构安排

第二章 PCM/FM调制理论

2.1 FM调频信号

2.2 PCM/FM调制原理

2.3 本章小结

第三章 PCM/FM的多符号检测解调算法

3.1 PCM/FM解调技术

3.2 PCM/FM信号的多符号检测（MSD）解调

3.3 CORDIC角度旋转算法

3.4 本章小结

第四章 基于MSD算法的中频数字接收机设计

4.1 PCM/FM中频数字接收机的总体设计

4.2 采样定理

4.3 数控振荡器NCO

4.4 积分梳状滤波器CIC

4.5 半带滤波器HB

4.6 本章小结

第五章 PCM/FM的位同步

5.1 位同步简介

5.2 全数字积分锁相位同步

5.3 多普勒频移

5.4 本章小结

第六章 基于MSD算法的中频数字接收机FPGA实现

6.1 开发软件及FPGA器件介绍

6.2 中频数字接收机各模块仿真

6.3 基于MSD的PCM/FM解调算法的FPGA实现

6.4 加噪测试误码率

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 本文工作的总结

7.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果