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由于空间技术的发展,小卫星组网技术得到越来越多的重视,卫星群间的通信、测距、定位的要求也逐步提出。脉冲超宽带技术具有时间分辨率高、频谱宽、高速数据传输等特点,可以成为卫星群间通信测距的有效手段。 本课题在充分调研的基础上,针对超宽带非相干技术的抗噪声性能差、脉冲捕获不准确等缺点,研究超宽带的相干接收技术,并用硬件实现超宽带接收机。本系统利用高速采样芯片和PFGA芯片,设计脉冲超宽带的全数字接收方案。本课题的主要研究内容如下: 第一,脉冲超宽带的抗噪声性能分析。本文中的UWB信噪比为脉冲宽度内的信号功率与噪声功率之比,分别采用高斯二阶导数波形和高斯一阶导数波形作为模板,分析不同信噪比的相干接收性能。 第二,脉冲同步设计。本文借鉴锁相环的思想,设计脉冲同步环路结构,利用脉冲的能量信息,与单个脉冲能量进行比较,来调整环路输出,获取脉冲周期信息。 第三,脉冲搜索设计。本系统采用基于能量检测的二分搜索算法,通过不断比较每次搜索过程的信号能量,来初步确定脉冲的位置。由于UWB脉冲持续的时间极短,因此需要仔细设计脉冲搜索的时序,保证既不丢失任何采样数据,同时不影响二分搜索的过程。该算法能快速定位脉冲位置,而且该过程中积分器间断工作,所需功耗降低。 第四,脉冲跟踪设计。本系统在捕获到脉冲后,并未结束脉冲接收过程。由于UWB脉冲的发送端和接收端的时钟有偏移,因此需要在捕获到后继续进行脉冲跟踪,才能实时接收UWB脉冲。 本课题的创新之处在于,将连续波通信的思路应用于超宽带脉冲接收,将同步、搜索、捕获、跟踪的思路完全应用到UWB脉冲接收方案设计中,并收到了很好的效果。 本文设计的超宽带相干接收机实现了1Mbps速率的1ns脉宽的OOK编码通信。该接收机整体设计思路清晰,具有一定的通用性,可以在该系统的基础上完善改进,实现更好的性能和更复杂的功能。