卫星通信中频频谱在线监测技术研究

摘要

卫星通信系统属于开放性系统，信道易受干扰。通信中需要对收发载波进行在线监测，以便快速故障定位，采取应急措施恢复通信。目前采取的主要监测手段是使用频谱仪在下行支路进行频谱监测。但频谱仪属于高端仪器，功能多样，精密度高，若只作为定性监测仪器，其大多数功能得不到使用，势必造成资源浪费。相对于射频监测来说，对中频监测要容易得多，且成本可大大降低。
　　 本论文立足于近年来发展起来的软件无线电技术和虚拟仪器技术，根据对卫星通信频谱定性监测所要求的性能参数特征，研究了用数字信号处理的方法获取、处理中频频谱参数的技术途径，并用目前的计算机海量存储技术和强大的软件技术实现频谱的显示、处理和记录、复现。具体工作如下：
　　 1．对卫星通信中频频谱特性及在线监测需求进行了分析。
　　 2．采用软件无线电技术设计了A/D采样单元。描述了如何应用带通采样理论和多速率信号处理技术降低信号的频率，优化系统设计。
　　 3．应用USB2．0接口设计实现了高速数据接口设计。
　　 4．虚拟仪器技术与VC相结合实现监测功能。重点描述了软件视频滤波器的设计与实现。
　　 5．应用高速电路中A/D转换设计、接地设计(模拟地、敏感元器件的接地、电源与时钟的接地、连接器的接地与统一地的分区设计)技术实现了抗干扰设计。
　　 6．虚拟频谱仪的测试与检定方法。

目录

文摘

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CONTENT

符号说明

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究目标

1.3 卫星通信中频频谱特性及在线监测需求分析

1.3.1 卫星通信中频频谱特性分析

1.3.2 在线监测需求分析

1.4 信号处理技术

1.4.1 软件无线电思想

1.4.2 分布式算法

1.4.3 显示方法

1.4.4 基于USB的虚拟仪器软件技术

1.5 总体方案设计

1.6 本章小结

第2章 频谱采集及信号处理单元设计

2.1 A/D采样单元设计

2.1.1 采样频率及抗混叠带通滤波器组的设计

2.1.2 A/D芯片选型

2.1.3 功率调节设计

2.1.4 A/D采样单元整体结构设计

2.2 分布式算法

2.3 多速率数字信号处理

2.3.1 信号的抽取

2.3.2 信号的内插

2.3.3 多速率采样的实现

2.4 FPGA处理单元设计

2.4.1 一级下变频设计

2.4.2 二级变频设计

2.4.3 三级变频设计

2.5 数字滤波器设计

2.6 本章小结

第3章 基于usB的虚拟仪器软件技术研究

3.1 USB接口及控制单元设计

3.1.1 虚拟频谱仪对接口设计的要求

3.1.2 USB2.0接口的硬件设计

3.1.3 USB2.0接口的软件设计

3.2 显示处理单元设计

3.2.1 虚拟仪器技术与VC结合实现监测软件

3.2.2 数据处理功能界面的划分

3.2.3 视频滤波设计

3.3 本章小结

第4章 高速电路及其接地设计

4.1 高速电路设计

4.1.1 电源设计

4.1.2 高速AD转换系统组成及工作原理

4.1.3 基于AD9430的高速AD转换设计

4.2 接地设计

4.2.1 地平面设计

4.2.2 数字地与模拟地设计

4.2.3 统一地的分区设计

4.3 本章小结

第5章 样机的测试与检定

5.1 卫通站实地测试

5.2 样机的标校与检定

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者简介

工程硕士研究生学位论文答辩委员会决议书