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磁浮通信系统调制解调及监控模块的设计与实现

作　者: 仝清付
导　师: 敬守钊
学　校: 电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 调制解调 相位连续频移键控 锁相调制 相位鉴频
分类号: U266.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


磁悬浮列车是符合现代交通发展趋势的一种新型交通工具,具有广阔的发展前景。运行控制系统是磁悬浮列车安全、可靠运行的根本保障。由于磁悬浮列车的车体与轨道的非接触性,所以列车与地面的数据传输采用了毫米波通信系统。其中调制解调器是通信系统的关键组件之一,调制解调方式的选择对通信系统的性能有着重要的影响。磁悬浮列车交通系统具有速度高、列车和轨道上电子设备多等特点,因而毫米波车地通信系统工作在电磁干扰强、多径衰落和多普勒(Doppler)频移较为严重的恶劣环境中,无疑会对通信质量产生严重影响。考虑到这些具体应用环境,通过对各种二进制数字调制解调方式的特点进行比较,最终选用了对多普勒频移和载波频差不敏感的相位连续频移键控(CPFSK)调制方式,此方式还具有频带利用率较高的特点。论文中分析了连续相位频移键控的几种具体实现方法的优劣,选用了频率稳定度高、实现简单的锁相调制方案;对于解调方式,由于信道存在较为严重的衰落,在接收端恢复相干载波比较困难,因而体现不出相干解调的优点,所以采用了相位鉴频这种非相干解调方式。为了保证列车的安全运行,通信系统的正常工作是必不可少的先决条件。因此,为使通信系统各个模块之间能良好匹配并安全可靠地工作,必须对通信系统各个模块的工作状态进行监控,所以本文也对系统母板和状态检测这两个重要部分进行了的精心设计。实验室联调及试验线的在线运行结果表明本文所做的工作达到了预期目标。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-13
  1.1 课题背景  10
  1.2 磁悬浮车地通信系统的特点及发展状况  10-11
  1.3 38GHz 高速磁浮无线车地通信系统整体结构  11-12
  1.4 本文的主要内容  12-13
第二章 二进制数字调制解调理论  13-25
  2.1 二进制幅度键控（2ASK）调制解调原理  13-15
  2.2 二进制相移键控（2PSK）调制解调原理  15-17
  2.3 二进制频移键控（2FSK）调制解调原理  17-21
  2.4 二进制数字调制解调技术的性能比较  21-25
第三章 调制解调系统方案设计  25-41
  3.1 CP2FSK 调制器方案设计  25-33
    3.1.1 锁相环的构成及工作原理  25-28
    3.1.2 锁相环的相位模型与动态方程  28
    3.1.3 锁相环的线性化与传递函数  28-29
    3.1.4 锁相环的频率特性  29-32
    3.1.5 锁相调频  32-33
  3.2 CPFSK 解调方案设计  33-39
    3.2.1 频-相转换网络  35-36
    3.2.2 限幅电路  36-38
    3.2.3 乘积型相位鉴频器  38-39
  3.3 多普勒频移对调制解调的影响分析  39-41
第四章 调制解调器及监控模块的实现  41-69
  4.1 调制器实现  41-52
    4.1.1 调制数据处理单元  41-44
    4.1.2 锁相调制单元  44-49
    4.1.3 发射控制单元  49-51
    4.1.4 调制器原理图  51-52
  4.2 解调器实现  52-60
    4.2.1 接收中频信号处理单元  52-53
    4.2.2 信号解调单元  53-57
    4.2.3 解调信号整形单元  57-58
    4.2.4 信号强度指示  58-59
    4.2.5 解调器原理图  59-60
  4.3 监控模块实现  60-64
    4.3.1 电流信号检测  60-62
    4.3.2 数据采集  62-64
  4.4 母板实现  64
  4.5 PCB 设计的工程考虑  64-69
    4.5.1 PCB 层数的选择  64-67
    4.5.2 PCB 设计中应注意的问题  67-69
第五章 设计实物及测试结果分析  69-76
  5.1 设计实物  69-70
  5.2 电路模块单元调试  70-75
    5.2.1 调制解调器调试  70-74
    5.2.2 解调灵敏度对比测试与分析  74-75
    5.2.3 监控模块调试  75
  5.3 结论  75-76
结束语  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-80
攻读硕士期间取得的成果  80-81

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 机车工程 > 动车、动车组（动力列车） > 非轮轨系机车，磁浮、气浮动车
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