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数据链是以无线传输为主,连接各作战平台,实时、自动地传输格式化战术信息的通信系统。目前,数据链研究的关键技术包括远距离信息传输、高动态可靠通信、高速率实时数据交互、抗干扰性和保密性等。论文对机载数据链的时频同步、信道均衡等物理层关键技术展开研究,设计了一种支持远距离、大机动的可变速率传输波形,它能够在大频偏、低信噪比环境下进行低速率通信。具体研究内容包括:首先,对传输波形进行了需求分析。论文探究了传输损耗以及频率偏移对传输波形的影响,并结合设计目标,分析了传输波形的链路预算以及时频同步的精度要求。其次,根据理论分析设计了满足技术指标的数据帧结构和波形传输方案。同时通过仿真工具在AWGN信道下对传输波形展开了分析。其中,当系统SNR为-24dB、载波频偏为?100kHz时,可以完成1/4码片时间精度、0.238Hz频率精度的时频同步,并且500bps传输波形的误比特率小于10-6;当SNR为-2dB、载波频偏为?100kHz时,100kbps传输波形的误比特率小于106-。再次,给出了波形传输方案在硬件平台上的详细设计。在给出了传输波形总体框架的基础上,划分并阐述了物理层各关键模块的实现,重点给出了时频同步及信道均衡模块的实现流程。并给出了传输波形实现的资源消耗,验证了设计的可实现性。最后,在自回环、桌面联调和高塔拉距三种测试场景分别对波形传输方案进行了功能与性能测试。测试结果表明:当SNR为-23dB、载波频偏为?100kHz时,时频同步测试结果与仿真一致;对于码分信道均衡,当SNR为-23d B、载波频偏为?100kHz时,500bps传输波形的误比特率为0,而当SNR为-2dB、载波频偏为?100kHz时,100kbps传输波形的误比特率小于106-。其性能比锁相环信道均衡高约1dB,且两方案均满足指标要求。综上,本论文设计了一种适用于大频偏、低信噪比场景下的低速率波形传输方案,同时通过实现和测试印证了该方案的可行性,为我国数据链技术的研究提供理论依据和工程参考。