卫星数传系统及部件的EDA设计

摘要

本课题的目的在于结合EDA手段进行卫星数传系统及部件设计并验证在航天数传系统设计过程中应用EDA手段进行设计的有效性。本文以适用于月球探测的S波段数传通信系统为参考，利用EDA辅助设计工具对包括通信系统和关键部件进行了分析和设计。首先介绍了卫星数传系统的发展和设计需求，然后详细描述了采用EDA工具对数传通信链路，S波段发射机功率放大器，和软件无线电QPSK解调器硬件平台进行分析和设计的过程。最后给出了设计和测试结果。结果表明，借助EDA辅助设计工具和相关方法可以有效的提高卫星通信数传系统和设备的性能和研发效率，值得推广和应用。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

1.1月球深空探测与数传系统概述

1.2本课题的任务

1.3论文的章节安排

第二章国内外发展现状

2.1以往探月任务类型

2.2近年部分深空探测计划

2.2.1美国Mars Pathfinder

2.2.2欧空局-猎兔犬2(Beagle 2)

2.2.3美国-勇气号和机遇号火星车

2.2.4国内数传通信系统情况

2.3小结

第三章卫星通信数传系统

3.1星载数传发射系统

3.1.1 S波段数传发射机主要技术指标

3.1.2 S波段数传发射机工作原理及实现方案

3.1.3 S波段数传天线

3.2 S波段数传接收机

3.3信道计算

3.3.1链路关系式

3.3.2卫星发出的等效全向辐射功率EIRP的计算

3.3.3自由空间损耗传输计算

3.3.4接收地面站G/T值

3.3.5调制解调损耗和其他损耗Lo的计算

3.3.6在BER为10-7要求下的Eb/No

3.4信道链路的EDA辅助分析

3.5小结

第四章S波段25W功率放大器

4.1功率放大器设计

4.1.1功率放大器主要设计要求

4.1.2微波晶体管S参量

4.1.3晶体管的选择

4.1.4微带线技术

4.1.5接地方式

4.1.6寄生振荡的消除

4.1.7热设计

4.1.8功率放大器工作状态的选择

4.1.9阻抗匹配的设计

4.2发射机功率放大器仿真和EDA设计

4.2.1小信号设计法

4.2.2器件选择

4.2.3 MESFET管的输出电路模型

4.2.4匹配电路

4.2.5仿真

4.3 PCB设计

4.4调试及问题解决

4.4.1大电流传输问题

4.4.2热设计

4.5测试及结果验证

4.6小结

第五章中频数字解调器的EDA辅助设计

5.1软件无线电介绍

5.1.1软件无线电的基本构成

5.1.2关键技术

5.2基于软件无线电的解调器

5.2.1基于软件无线电的中频数字解调器结构及原理

5.3中频解调器系统仿真及设计

5.3.1 EDA设计工具介绍

5.3.2 QPSK调制、解调系统SIMULINK仿真

5.3.3位同步环

5.3.4仿真及结果

5.4硬件平台设计

5.4.1基于FPGA的解调器平台

5.4.2元器件选取

5.4.3 PCB设计

5.5调试及问题解决

5.5.1 PROM和FPGA

5.5.2 ADC和DAC

5.6小结

第六章今后工作展望

6.1本文的贡献

6.2进一步工作

6.2.1可靠性讨论

6.2.2 EMC

6.2.3中频数字解调器

参考文献

致谢