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微型飞行器机载收发信机研制

作　者: 金志强
导　师: 周建江
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: MAV 微型机载收发信机软硬件设计调试 ARM
分类号: V243.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 242次
引　用: 2次
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内容摘要

现今,微型飞行器(Micro-aviation-vehicle)不论在民用服务还是国家安全中都起着不可忽视的关键作用,它体积小,重量轻,功耗低等特点非常适合应用于军用作战及民用勘探等领域。而微型飞行器机载收发信机作为MAV遥控数据及图像数据的主要传输通信工具,对它的研究成为微型飞行器发展的重点之一。本文自行设计了一款半双工MAV机载收发信机。该收发信机要求重量不超过15g,通信距离达到3～5km,在38.4kbps码速率下接收灵敏度达到-110dBm。整个系统采用FSK信号调制方式,传输中心频率为915.2MHz,最大码速率能升级到170kbps,满足了微型飞行器对机载收发信机的要求。本文首先对MAV机载收发信机的技术指标进行论证,通过芯片的选择对收发信机的功耗、重量、体积及传输距离进行估算。接着文章讨论了MAV机载收发信机的设计方案,通过理论论证给出了硬件设计电路及系统主控部分的软件设计。最后本文对收发信机的硬件调试进行了简单的介绍,给出了部分结果,并在总结本文工作的同时提出了未来的工作及方案的改进思路。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第1章绪论  13-19
  1.1 微型飞行器的介绍  13-14
    1.1.1 微型飞行器的特点  13
    1.1.2 国内外微型飞行器的发展现状  13-14
    1.1.3 微型飞行器的应用前景  14
  1.2 微型飞行器的系统结构  14-16
  1.3 微型飞行器对收发信机的要求  16-17
  1.4 本文研究工作及内容安排  17-19
第2章收发信机的性能指标  19-24
  2.1 无线通信距离的计算  19-21
    2.1.1 影响无线通信距离的主要因素  19-20
    2.1.2 提高无线通信距离的方法  20-21
    2.1.3 系统无线通信距离的估算  21
  2.2 系统功耗和重量的估算  21-22
    2.2.1 系统功耗的估算  21-22
    2.2.2 系统重量的估算  22
  2.3 小结  22-24
第3章收发信机系统中的调制解调  24-29
  3.1 数字调制解调  24
  3.2 二进制振幅键控（2ASK）  24-26
    3.2.1 ASK 的调制  24-25
    3.2.2 ASK 的解调  25-26
  3.3 二进制频移键控（FSK）  26-28
    3.3.1 FSK 的调制  26-27
    3.3.2 FSK 的解调  27-28
  3.4 小结  28-29
第4章 MAV 收信机原理及设计方案  29-51
  4.1 收信机的主要性能指标  29-35
    4.1.1 噪声特性分析  29-32
    4.1.2 接收灵敏度  32
    4.1.3 1dB 压缩点  32-33
    4.1.4 非线性：互调失真  33-34
    4.1.5 杂散响应  34-35
  4.2 收信机结构及组成电路  35-38
    4.2.1 收信机结构  35-36
    4.2.2 收信机组成电路  36-38
  4.3 收信机本地振荡器的设计  38-44
    4.3.1 锁相环频率合成器  39-41
    4.3.2 带有VCO 的频率合成芯片ADF4360-7  41-44
  4.4 基于SA639 的无线收信机的电路设计  44-50
    4.4.1 SA639 主要特性  44-45
    4.4.2 SA639 内部结构及工作原理  45-47
    4.4.3 收信机系统电路设计  47-50
  4.5 小结  50-51
第5章 MAV 发信机原理及设计方案  51-63
  5.1 发信机的主要性能指标  51-52
    5.1.1 载波额定功率  51
    5.1.2 杂散  51
    5.1.3 邻道辐射功率  51
    5.1.4 误差矢量幅度  51-52
    5.1.5 最大允许频偏  52
  5.2 发信机结构及组成电路  52-57
    5.2.1 发信机结构  52-53
    5.2.2 发信机组成电路  53-57
  5.3 基于ADF7012 的无线发信机的电路设计  57-62
    5.3.1 ADF7012 主要性能指标  57-58
    5.3.2 ADF7012 内部结构及工作原理  58-59
    5.3.3 发信机系统电路设计  59-62
  5.4 小结  62-63
第6章收发系统总体及软硬件设计  63-77
  6.1 总系统的结构  63-64
    6.1.1 系统总体结构概述  63
    6.1.2 系统前端开关设计  63-64
  6.2 系统主控电路的设计  64-68
    6.2.1 微控制器的选择  64-66
    6.2.2 主控系统主要硬件电路及与收发信机的接口电路设计  66-68
  6.3 系统电源电路的设计  68
  6.4 系统硬件布局与PCB 设计  68-72
    6.4.1 PCB 设计流程  68-69
    6.4.2 RF 硬件电路的布局  69-70
    6.4.3 分区的一般原则  70-72
  6.5 系统的软件设计  72-76
    6.5.1 ADF7012 发射芯片的时序控制  72-73
    6.5.2 ADF4360-7 频率合成芯片的时序控制  73
    6.5.3 ARM 的软件设计  73-76
  6.6 小结  76-77
第7章收发信机的调试与结果  77-81
  7.1 发信机测试  77-79
  7.2 收信机的本振信号测试  79-81
第8章总结与展望  81-83
  8.1 本文工作总结  81
  8.2 进一步研究展望  81-83
参考文献  83-85
致谢  85-86
在校期间发表的论文和参加项目  86-87
附件A 第一版微型飞行器收发信机照片  87

微型飞行器机载收发信机研制

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