论文部分内容阅读
PCM/FM (Pulse Code Modulation/Frequency Modulation脉冲编码调制/调频)体制以抗噪声性强、灵活性的特点,成为国际航空航天领域长期采用的一种遥测体制,其中也包括我国。随着近20年来我国在航天航空领域的高速发展,针对弹及其它航空飞行器的遥测接收发射设备,也成为国内研究单位及行业相关设计公司的重要发展方向之一。目前国内PCM/FM设备也有了很大的进步,但由于设备实现形式各异、技术稳定性不好,缺少模块化设计思想,灵活性不好,设备升级扩展不方便,设备定制性强等。基于此,课题针对PCM/FM体制下的数字遥测接收机基带模块,开展了设计与开发研究。本文研究分析了国内外相关标准,及PCM/FM信号的技术指标及特征,例如:频谱特征、调制方式及调制指数、解调模式、遥测帧格式等内容。同时结合了近几年国内市场的应用情况,采用了以FPGA为核心的CPCI板卡式硬件电路实现方案,采用了全数字信号处理的方式,具体研究内容包含以下几个方面:1.分析了国内外相关技术标准,研究了数字接收机设计的相关理论,调研了PCM/FM相关产品开发及应用情况,具体研究内容包括:PCM/FM接收机的发展过程及现状,采样及重采样理论,数字滤波器及其多相结构,DDS原理等内容。在此过程中,对相关理论进行数学分析和推导;2.针对PCM/FM接收系统,按照调制发射、解调接收两种不同的功能单元,进行了数学理论分析、推导,并基于Matlab进行了数学建模、仿真验证。对于调制发射单元,重点研究了PCM/FM频谱特征、调制指数及信号带宽、成形滤波,速率变换,并行处理等内容;针对接收单元,重点研究了载波同步、位同步、滤波等理论,同时针对载波频偏抑制,结合相关参考理论提出了本文的改进方案,并基于Matlab进行了数学仿真;3.在理论研究及数学模型的基础上,对PCM/FM遥测的码型及帧格式进行了讨论,分析了NRZ-L/M/S、BIΦ-L/M/S等码型特点,提出了本文设计模块的技术指标,并随后提出了硬件平台的方案,按照调制发射、解调接收两种功能单元划分,进行了PCM/FM接收机基带模块的实现及功能验证。本文设计的PCM/FM遥测基带模块,包含PCM/FM遥测信号基带发射功能和PCM/FM遥测信号基带接收功能。实现了基带速率以1Kbps为步进单位,10Kbps~ 20Mbps连续可调,字长、子帧长一定范围内可设置的PCM/FM信号接收机基带处理模块设计与开发。最后,通过与国内用户标准设备对接,对课题成果进行了测试和验证,为下一步开展更高指标的设备研发工作打下了基础。