论文部分内容阅读
无人小飞机探测系统是一种无线传输收发系统,可在微波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射频无线通信收发系统的研究。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。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,所采用的这些器件都是ADI、MAXIM、MiniCircuits等公司比较新的产品,是一次新的尝试。这些器件采用当今最先进的半导体技术生产,其优秀的性能使得系统的指标有很大提高。另外本文还采用了以MC145152可编程锁相环作为核心的频率合成器,由于其频率可以自行设定,因此能够自由地选择通信频率,从而灵活规避其它无线通信系统的干扰。本系统硬件收发模块采用的结构是:在发射端,先把经FPGA调制好的2MHz BPSK信号提升到中频157.52MHz,然后再混频到高频2.34GHz发射出去;在接收端,先将接收到的2.34GHz BPSK信号经过低噪声放大,然后下变频到157.52MHz,再经过第二次下变频到2MHz,最后将信号送入FPGA处理。这样的结构优点在于既能灵活地选择通信频率,又提高了系统的性能指标。在研究方法上,本论文采用先在ADS(微波仿真软件)环境下对各部分的硬件电路进行设计和仿真,在得到较为理想的设计数据之后,再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,减小调试强度。本文分别实现了射频滤波器、中频滤波器、射频频率合成器、中频频率合成器、中频混频器、接收机射频下变频器、发射机射频上变频器以及接收机射频低噪声放大器和发射机射频功率放大器等模块的设计、仿真和制作。所有的模块都经过了反复地设计和调试,并经过实际测试。大部分的测试结果都和设计预期完全一致,验证了最初设计思路的正确性,只有一小部分测试结果和预期有所偏离,论文中都通过仔细的分析找出了导致差异的原因,并给出了合理的解释。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。