基于DSP的皮卫星DPSK解调器软件化研究

摘要

从20世纪80年代提出了现代小卫星的概念以来，现代微小卫星技术发展非常迅速，微小卫星是目前航天器发展的一个重要方向。现代微小卫星具有重量轻、性能好、研制周期短、造价低等优点。1993年奥地利召开的第44届国际宇航大会上就正式提出纳米卫星(nanosat)的概念，而且提出纳米卫星的制造、电源和使用理论，到今天已经积累了丰富的经验。随着卫星微型化的发展，对各个功能系统尤其在体积重量和功耗方面提出了严格限制。作为现代微小卫星关键部分，基带信号解调系统须具有结构简单、工作时间长和可靠性高等特点。本论文围绕皮卫星通信中的基带信号DPSK差分解调系统，进行了深入的研究分析和验证试验，重点从软件角度对通信解调技术和数字信号处理应用的一系列问题展开了实践和研究。 本文阐述了皮卫星通信系统中数字解调模块的实现方案，详细介绍了数字解调的原理和具体的软硬件实现，具体到本课题研制的应用于地面系统的65kDPSK数字解调器，其解调结果将最后恢复为图像信号，解调是否成功与解调性能是否良好直接影响到最后恢复的图像质量，是保障星地通信的最后关键环节。在前期研究中，已经成功实现了星上对8kDPSK指令信号的解调和转发功能。本课题将星上解调的模型移植到地面系统中，以解决原地面系统中采用模拟解调带来的温漂等不良现象。完成解调器的设计后，为确定解调器的整体工作性能，在不同的实验条件下对解调性能进行了测试。结果表明，解调器的整体性能达到了设计要求，适合在地面站数据接收中应用。在论文中不仅阐述了该解调系统的实现，而且对模拟和数字两种方案的实验结果进行了分析和比较，主要有误码率测试、温漂测试结果，验证了基带解调系统由模拟走向数字的必然性。并在研究的过程中，在硬件平台一致性的基础上，注重软件通用性方面的研究与总结，归纳了一整套适用于该硬件平台的，可扩展的面向对象编程方式，为实现皮卫星的解调器由单一解调器发展为通用解调器做了一些开拓性的工作。

目录

摘 要

第一章绪论

1.1引言

1.2国内外微小卫星发展概况

1.3微小卫星设计趋势及特点

1.4 DSP在现代通信中的应用

1.5论文背景及皮卫星系统介绍

1.6本论文的主要工作

第二章模拟解调系统的原理及实现

2.1调制及解调原理

2.2模拟解调器设计方案的实现

2.2.1解调系统的技术指标

2.2.2解调系统模块

第三章数字解调系统的原理及实现

3.1调制解调原理和系统建模仿真

3.1.1调制解调原理

3.1.2 MATLAB程序的改进

3.2数字解调器的硬件实现

3.3数字解调器的软件实现

3.3.1程序总体流程

3.3.2滤波器的实现

3.3.3延迟相干

3.3.4位同步的实现

3.4通用解调器的设计方案

3.5解调系统的软件调试

3.6解调系统的硬件测试

3.6.1硬件测试的准备工作

3.6.2测试结果

3.7本章小结

第四章解调系统性能测试及分析

4.1单板误码率测试

4.2温漂测试

4.3本章小结

第五章总结与展望

5.1本论文的总结

5.2展望

参考文献

硕士在读期间发表的论文

致 谢