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低轨卫星地面站导频接收机设计与实现的中期报告

前言

本文是低轨卫星地面站导频接收机设计与实现的中期报告，旨在介绍设计方案、系统结构、设计流程和实现进度等内容。

一、设计方案

导频接收机主要用于接收低轨卫星发射的导频信号，包括导频载波和导频码流。设计方案如下：

1.硬件平台：使用ZYNQSoCXC7Z020-1CLG484I芯片作为主控芯片，搭载卫星导频接收机电路板。

2.软件平台：采用Vivado2019.1设计软件和SDK进行开发。

3.系统结构：导频接收机采用FDD（FrequencyDivisionDuplexing）信道方式，包括接收机前端、解调器、解扰器、帧同步、误码检测等模块。

4.系统架构：导频接收机系统架构如下图所示：

图1导频接收机系统架构

5.功能分析：

接收机前端：用于接收卫星发送的导频信号，并进行下变频、滤波、放大等处理。

解调器：对导频信号进行解调得到真实的导频码流，包括本振频率调整、混频器、低通滤波器等模块。

解扰器：对解调得到的导频码流进行解扰，恢复出原始码流。

帧同步模块：接收到导频码流后，需要进行帧同步，以确保码流解码正确性。

误码检测模块：接收到导频码流后，需要进行误码检测，以确保数据传输的正确性。

二、系统设计

系统设计过程包括硬件设计和软件设计两个方面，具体实现的流程如下图所示：

图2系统设计流程

1.硬件设计

本设计采用ZYNQSoCXC7Z020-1CLG484I芯片，作为导频接收机的主控芯片。按照需求，我们绘制了电路原理图，并进行了PCB设计，最终得到了卫星导频接收机电路板。

2.软件设计

软件设计分五个模块：

（1）数据链路层：设计数据链路层的数据交换协议，完成数据帧的组装、拆装等操作。

（2）物理层：设计PHYSICAL层的信号调制、解调和信道编码、解码等模块，以完成解析信号。

（3）硬件交互层：实现FPGA+ARM共同完成的驱动程序，设计硬件交互的ISR及DMA传输，以获得最佳性能。

（4）测试工具：实现针对接收机各模块的测试功能。开发板载串口调试工具，进行收发测试，并分析测试结果。

（5）性能优化：完成代码性能优化，使接收机满足实际需求，提高系统响应速度和稳定性。

三、实现进度

当前，硬件电路板已完成PCB设计，正在进行制造和组装。软件开发正在进行测试阶段，下一步将进行性能优化和实际测试。

总体来说，导频接收机设计与实现已完成部分工作，需要进一步完善和测试。