基于二次调制的超短波航空数据通信系统设计与实现研究

【摘要】：在超短波航空通信中,单纯的话音电台在传输语音信息时不仅效率低下,无法传输较复杂的信息数据,且容易出错。在保留话音通信的同时,超短波航空通信将重点向数据通信系统过渡,以增加地空通信信息容量,扩大通信覆盖率,改善通信的连接性和互通、互操作性能。在技术发展和工程实践中,利用话音通信电台来传输战术数据和航管数据,将原有话音电台的功能进行扩展,使之成为既能作为航空话音通信,又支持数据传输的话/数两用电台,无论在技术上还是实用效果上都将有良好收效。 本文从应用分析入手,分析了航空通信的传输模型和信道特征,介绍了影响通信距离的因素和通信质量判决标准,以超短波航空通信数传电台的研制为契机,围绕航空数据通信的有效性、可靠性和实时性,对超短波航空常规话音电台向数据电台改进的关键技术进行了详细的分析。文中给出了数传电台内部的组成、信号流程和接口时序等总体架构,重点介绍了采用“二次调制技术”的MODEM模块和接收发射通道的详细实现方案。同时对MODEM的硬件平台、功能分配、信号处理和软件流程等进行了详尽的介绍和分析,并给出了适应“二次调制技术”的接收机前端、AGC控制、中频滤波器、FM调制和解调器、宽带线性功放、收发开关等的硬件改进方案。文中重点阐述了FM-PSK二次调制与解调技术在信道带宽利用率上的优势,计算了FM-PSK两级信号质量,核算了满足误码率要求的所需射频信号电平。文中围绕FM-PSK二次调制的实现,还分析了纠错编解码的能力,阐述了系统帧格式设计和载波及码元同步方案,明确了接收和发射通道的改进要点,并给出了接收和发射通道详细电路方案。 在本课题的研究中,运用了大量的技术分析、理论论证、试验仿真、实验验证、比对测试等手段,对发射功率、收发转换时间、通带内波动、发射和接收时延、话音灵敏度、数传灵敏度、残留误码率等指标进行了详细的测试,最终给出了试验结果和测试结论。在实验室测试和实际外场试飞中,具有较好的数传灵敏度和通信距离,在信号质量较好时具有令人满意的掉包率,完全达到了工程使用对通信距离和通信质量的要求。