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题目:高动态短时突发扩频通信接收机技术研究

关键词:高动态;短时突发;扩频;捕获;跟踪;FPGA

  摘要

高动态条件下的扩频接收技术是通信领域研究的热点和难点,可适应大多普勒效应、具有优良接收性能的扩频接收机广泛地应用于卫星导航、军事通信等领域。本文在研究高动态短时突发通信条件对直扩接收影响的基础上,形成了一套可实现大多普勒效应补偿、快速完成同步过程、在低信噪比条件下可稳定通信的直扩接收机设计方案,完成了该方案的FPGA软件设计和硬件电路设计。 本文的主要内容包括:(1)介绍了扩频通信的基本原理,分析了高动态短时突发通信条件对扩频接收的影响;(2)高动态和长伪码条件下,进行了载波和伪码快速捕获方法的研究和仿真,提出了FFT辅助匹配滤波器的快速捕获方案;(3)进行了可补偿大多普勒效应的载波跟踪和伪码跟踪方法的研究和仿真,确定了CPAFC和Costas相结合的载波跟踪方案和超前滞后锁定环的伪码跟踪方案;(4)完成了扩频接收机的FPGA软件设计,详细介绍了捕获、跟踪等主要功能模块的设计结构;(5)完成了中频收发信机的硬件设计和扩频接收机软件程序的硬件实现,对本文直扩接收机方案及其软硬件实现的接收性能进行了实际测试,结合测试结果提出了对现有方案的改进意见。 本文的技术难点在于低信噪比、高动态短时突发条件下的直扩信号捕获和跟踪。本文设计的捕获和跟踪方案、以及与其配套的FPGA软件和硬件电路,构成了完整的高动态中频直扩接收机,理论分析和实测结果都显示,接收机可在二十毫秒时间内完成80 kHz多普勒频移范围和1023长伪码的捕获和跟踪,在较低信噪比条件下仍能可靠工作。