无人机高速DS/FH混合扩频通信系统关键模块设计

针对UAV(Unmanned Aerial Vehicle,无人机)测控链路高抗干扰需求,给出了实现跳频速率20 000次/s的扩跳混合无人机测控数据链系统实现方案.系统采用跳频频率并行捕获模式.跳频源设计采用直接频率合成、DDS(Direct Digital Synthesis,直接数字频率合成)和PLL (Phase-Locked Loop,锁相环)相结合的混合频率合成技术.利用相位响应滤波器,通过正交调制技术完成MSK(Minimum Shift Keying,最小频移键控)、GMSK (GaussianMinimum Shift Keying,高斯最小频移键控)调制.通过推导得出2 bit差分解调输出与载波频率选择有关,且为四分之数据率的整数倍关系.然后通过实例分析给出了跳频频率间隔选取方法,即跳频间隔应当将临近跳频的主瓣分开,同时跳频载波频率应当设在其他跳频频谱的零点处.最后总结了高速扩跳频系统参数设计一般步骤.     

基于时频表示的跳频信号分析

针对跳频信号的非平稳性,提出了基于时频表示的跳频信号分析方法。该方法能够有效地描绘出跳频信号的频率随时间跳变的规律 (跳频图案 ),具有很高的时间 -频率分辨率,同时能够有效抑制或减小交叉项的干扰,计算时可采用递归算法,运算量较小,因此能够满足跳频系统的快速分析、跟踪、测量等要求。计算机仿真验证了应用时频表示法分析跳频信号的有效性和实用性。     

基于梳状谱发生器的毫米波相参脉压模拟器

研制了一种基于梳状谱发生器的全相参脉冲压缩毫米波雷达目标射频回波模拟器。通过与被测雷达共用基准频率参考信号,结合梳状谱发生器及DDS,保证了输出信号和雷达发射信号的相参性和快速频率跳变,实现较好的相位噪声性能和杂散抑制。该系统输出为Ka波段,带宽2GHz,步进100kHz,相位噪声小于一80dBc@1kHz,跳频时间小于2μs。     

锁相环式快速跳频频率合成器的实现

根据FH/DS系统对快速跳频的要求,本文在对目前常用的几类频率合成法的特点进行比较后,提出了一种新的快速跳频频率合成器的实现方法——乒乓式锁相频率合成器。文章着重研究了乒乓数字锁相环PLL频率合成器的工作原理和实现方法。所研制的乒乓式频率合成器实样的跳频速率可达每秒4000次。对频谱仪上所摄取的实际4000次跳频频谱的动态照片进行了初步分析。文章估算了多环频率合成器的跳频速率,并得出结论。     

一种低相位噪声频标分配放大器的设计实现

随着测控试验系统对低相位噪声频标指标要求的不断提高,国内市场上的绝大部分相关产品已无法满足要求。本文给出一种低相位噪声频标分配放大器的设计实例,实例采用基于MAX4104增益放大和LMH6609分配放大的2级放大电路结构,充分利用MAX4104的低相位噪声放大特性和LMH6609的大电流驱动分配特性,同时采用先进的PCB（印制电路板）设计技术和有效的电路噪声抑制手段,实现了频标的低相位噪声分配放大输出。最后对实例设计进行了验证分析。本设计相关产品已广泛应用于卫星地面测控系统的时频分系统中,实践证明设计指标满足航天测控和武器试验用户的要求。     

IMA平台重构中的人素和安全性研究

综合模块化航空电子(IMA)是一种建立在分布式计算环境之下的可以实现软硬件分离的架构,它可实现硬件模块应用的动态软件分配。即,IMA系统可以根据功能性和资源可用性来选择不同的配置。本文主要关注了IMA重构中涉及到的安全性及人素问题。解析了重构的过程以及人素与自动化方面的技术。事实证明,某些情况下安全有效的配置需要具备故障识别、安全要求、任务调度及资源分配限制以外的知识。并且平台的安全性设计还取决于人机系统是否实现了最佳结合。     

扩展近似时间最优伺服控制及其试验验证

针对带有惯性阻尼环节的典型伺服系统,提出一种能实现大范围快速定点运动的控制方案。控制方案首先利用时间最优控制律进行快速目标追踪,当系统速度下降到一定范围内时平滑切换成线性控制律。采用线性控制区内的闭环极点阻尼系统和自然频率作为设计参数,给出了全参数化的控制律。基于Lyapunov理论分析了控制系统的闭环稳定性。将该控制方案用于一个直流伺服电机的位置-速度环的定点位置控制,并进行了MATLAB数字仿真和基于TMS320F28335 DSC的试验研究。结果表明:所设计的控制系统可以对大范围的给定目标进行快速和准确的跟踪,且对扰动和系统参数差异具有较好的鲁棒性。     

4×4单元面阵自适应天线系统的设计与实现

面阵系统所采用阵元数多,数据量大,对信号处理机的实时处理能力要求非常高。系统采用基于参考信号的LMS算法,收敛速度较快、运算量低．且易于硬件实现。系统平台采用目前流行的DSP＆FPGA架构,具有高速运算和处理能力,解决了面阵系统对实时处理机的苛刻要求。测试结果表明,系统能自适应地控制天线阵列方向图在用户信号方向产生高增益波束,在干扰信号方向产生较深零陷,并实现零误码率通信。     

柴油机两级VNT混联系统整机效率优化

为提高柴油机的余热回收利用率,提出一种基于可变喷嘴环式涡轮VNT（variable nozzle turbine）技术的两级涡轮混联系统。该系统根据柴油机运行工况,通过控制阀门的开闭来实现混联系统中串联工作模式和并联工作模式的转换。以涡轮的有效直径为参数来表征涡轮的流通能力,利用GT-Power仿真平台研究了两种工作模式下增压涡轮和动力涡轮的流通能力对发动机功率、动力涡轮功率及涡轮增压器性能的影响规律;提出了增压涡轮、动力涡轮与发动机的匹配策略;以系统整机效率最优为目标,针对柴油机不同运行工况进行混联方式的优化控制。结果表明:针对柴油机的不同运行工况,通过两级VNT复合系统混联优化运行方案,能够有效回收柴油机废气能量,额定工况下系统整机效率提高5.1%。      

UV 波段的宽带可重构收发机的实现

设计了一种宽带可重构收发机,主要由三部分组成：发射机、接收机和频率源。发射机完成从中频 70 MHz 到100~550 MHz 的射频发射,为了减小发射信号对相邻信道的干扰,发射信号的杂散抑制要高。接收 机从众多的电波中选出有用信号,并将该信号搬移到中频信号,然后放大到解调器所要求的电平值,将射频信 号变为中频信号,由于传输路径上的损耗和多径效应,接收机接收的信号是微弱且有变化的,并伴随着许多干 扰,这些干扰信号强度往往远大于有用信号,因此接收机的主要指标是灵敏度和选择性。频率源提供精确和低 噪声的本振信号,为射频变频系统核心部分之一,频率源的主要指标是相位噪声。     

一种DS/FH混合扩频信号的并行捕获方法

为了解决低信噪比条件下高跳速DS/FH（直接扩频/跳频扩频）混合扩频信号的快速捕获问题,提出了一种FFT-IFFT（快速傅里叶变换-快速傅里叶逆变换）与非相干累加相结合的并行捕获算法。通过多支路同时运算的方式构建非相干累加矩阵,使非相干累加运算可以并行实施。分析表明,采用并行非相干累加后,既提高了捕获判决的准确性,又保证了捕获搜索的快速性。     

电离层色散对DS/FH-BPSK信号解调性能影响

相位连续的DS/FH(Direct Sequence/Frequency Hopping,直接序列/跳频)扩频信号的扩频带宽比直扩信号更宽,在电离层的非线性相位以及跳频频点变化这两者的共同作用下,该信号的BPSK(Binary Phase Shift Keying,二相相移键控)解调性能明显恶化。依据随机变量概率分布的数学规律,推导得到了在背景电离层色散条件和跳频频点均匀分布前提下,某种DS/FH卫星测控信号的引导信号和长周期信号BPSK误码率的变化规律,并在特定信号参数条件下进行了误码率仿真。     

DS/FH混合扩频测速技术研究

由于DS/FH混合扩频信号带宽较宽,传输信道难以保证信号在宽带条件下线性传输,信号会发生群时延畸变,导致载波相位不再连续,影响载波的稳定跟踪,从而使测速精度降低。本文提出了基于跳频图案同步辅助的鉴频方案,可以消除相位跳变对载波跟踪的影响,实现对扩跳信号载波的稳定跟踪,从而提高DS/FH混合扩频测速的精度。     

基于变频供电系统试验的模拟负载及控制的设计与研究

在民用飞机变频供电系统的设计和适航符合性验证试验中,负载特性的模拟是一项关键技术,为适应变频供电系统负载特性的综合测试和验证对负载模拟的符合性需求,论述了一种适应变频供电环境下的变频模拟负载作为模拟飞机115/200V、(360～800Hz)三相四线制变频供电系统负载的综合电气特性,并为之设计智能控制系统。通过在线优化阻抗参数,提高负载的闭环特性和自适应能力,确保变频供电系统负载电气特性参数测试的准确性。     

发射脉冲载波泄漏抑制研究与实现

对发射端采用双平衡正交调制器产生线性调频造成载波泄漏的原因进行了详细分析,提出了采用直接数字合成(DDS)技术产生发射端线性调频信号的实现方法,从而很好地解决了载波泄漏的问题,并给出了试验结果。     

基于锁相环的光电振荡器频率稳定化研究

通过构建小数分频锁相环,将一个工作于X波段的OEO(OptoElectronic Oscillator,光电振荡器)与OCXO(Oven-Controlled Crystal Oscillator,恒温晶体振荡器)进行锁相,得到了输出信号相位噪声和长期频率稳定度的提升。从PLL(Phase-Locked Loop,锁相环)环路传输特性出发,理论分析了PLL输出信号环路带宽内相位噪声水平和作用范围。为降低OEO整体的相位噪声,采用SIL(Self-Injection-Locking,自注入锁定)使OEO在10Hz~10kHz频偏处的相位噪声得到20dB以上的抑制。在此基础上将此SIL OEO与一个频率为100 MHz的OCXO锁相,获得了频率为9.95GHz、相位噪声为-55dBc/Hz@10Hz和-124dBc/Hz@10kHz的微波信号输出,其频率的重叠阿伦方差在100s平均时间内达到1.14×10~(-11),证明了提出的方案对提升OEO频率稳定性具有一定的实际意义。     

一种差分跳频频率转移函数算法

 为提高差分跳频频率转移路径的随机性和均匀性,在深入研究差分跳频技术和频率转移函数的基础上,引入一种优化的混沌序列对数据信息码进行扰乱,利用纠错能力较强的RS(Reed-Solomon)码和m序列实现对跳频间隔及频率子集的选择控制,构建了一种新的差分跳频频率转移函数算法。对算法的随机性和均匀性进行了仿真验证。仿真结果表明,相比于基于混沌序列的G函数算法和基于RS码和m序列的G函数算法,本文算法产生的跳频序列的随机性和均匀性均得到了良好改善。     

基于DDS的AFC系统的设计

介绍了直接数字频率合成(DDS)技术工作原理及特点,给出了基于DDS设计的自动频率控制(AFC)系统的设计,形成一种能提供稳定频率的具有宽频带跟踪范围的AFC系统,并对其进行了性能分析。