无人小飞机探测系统是一种无线传输收发系统,可在微波的频段内传输视频信号、数据信号和指令信号,可以广泛应用于摄像、探距、探矿、探灾等领域。无人小飞机探测系统整体分为三个部分:机载电子系统、球载电子系统和车载电子系统。本论文撰写的是无人小飞机探测系统中无线通信硬件收发模块以及基带数据信号处理部分。 本文首先对无线数据传输系统的总体结构进行了阐述与设计。接着详细地分析和讨论了所研究的系统硬件模块和基带数据信号处理单元。本文的特色之一是采用与市面上常用的无线收发模块不同的各部分器件如频率合成器、混频器、低噪声放大器、功率放大器等来搭建无线通信硬件收发模块。尤其是本文应用了一块2.4-2.5G带EEPROM的锁相环作为高频频率合成器,能够自行启动,从而摆脱了MCU的控制,可以减小电路的尺寸、降低复杂性、便于形成模块。由于其频率可以自行选择,系统能够灵活地选择通信频率,不受限制,也不受其它无线通信系统的干扰。于此同时,硬件收发模块块采用的结构是:在发射端,先对处理后的基带信号提升到中频155M,然后再混频到高频2.5G发射出去;在接收端,将接收到的信号先经过低噪声放大,两次混频,得到的数据被送入FPGA处理。这样的结构优点在于既灵活地选择了通信频率,又增加了传输带宽。在研究方法上,本论文先在ADS(微波仿真软件)环境下对各部分的硬件电路进行仿真,得到理想的数据,然后制作出实际的硬件电路并进行调试。这样可以节约设计时间,简化设计步骤。本文实现了高频频率合成器、混频器、滤波器,中频频率合成器、混频器、滤波器,以及功率放大器模块。 本文的另一特色是采用FPGA的方法对基带数据信号做编解码及调制解调处理,使之成为一个集中的嵌入式系统。该模块的设计包括了数字锁相环、纠错编解码、码组交织、扰码加入、巴克码插入、帧同步识别、DPSK调制解调及选择了整体的时序,所有的组成部分都经过了反复地修改和调试,取得了良好的数据处理效果,其关键之处与难点都得到了妥善地解决。本文分别在发射部分(编码加调制)和接收部分(解调加解码)相独立和相联系的情况下,获得了仿真与实测结果。 文章的最后总结了整个课题,提出了值得进一步研究和优化的部分,并展望了其应用前景。