[發明專利]一種大調制指數星載數字化調頻接收機

有效

• 申請號: 201110280121.2
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102325110A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 李威;安衛鈺;李明峰
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: H04L27/14
• 分類號: H04L27/14;H04B7/185
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種星載調頻接收機。

背景技術

高軌通信衛星一般基于國際通用的C波段測控網完成其測控功能。作為基本的測控信號星上通道，星載C波段接收機工作體制為調頻(FM)體制。即上行測距信號和遙控副載波信號對上行6GHz載波信號調頻，星載C波段發射機工作體制為調相(PM)體制，即下行測距信號和遙測副載波信號對下行4GHz信號調相。針對上行信號，接收機需完成上行遙控副載波信號及測距信號的解調，并將解調出的遙控副載波信號送星上遙控終端，而測距信號與遙測副載波信號一起，對下行信號進行調制，發回地面測控站。

目前上行信號調制頻偏為[-200KHz，+200KHz]或[-400KHz，+400KHz]之間。因此即使對27.778KHz高測距測音信號，其調制指數也達到了7.2rad或14.4rad。同時由于衛星的高速移動，接收信號的多普勒頻移可達到[-180KHz，+180KHz]。

高軌通信衛星所采用的C波段接收機基本原理框圖如圖1所示。其虛框內的調頻接收解調部分仍然基于模擬電路，甚至采用離散元件實現。因此其電路調試難度高，穩定性差，溫度漂移以及直流漂移大。電路需采用較多補償措施，從而使得電路結構復雜，降低了整機可靠性，難以滿足通信衛星長壽命、高可靠性要求。因此如何實現C波段接收機數字化是一個非常重要的問題。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種大調制指數星載數字化調頻接收機，從根本上解決模擬電路所帶來的各種問題。

本發明的技術解決方案是：一種大調制指數星載數字化調頻接收機，包括低噪聲放大器、第一下變頻器、中頻放大器、第二下變頻器、第一倍頻器、第二倍頻器、自動增益控制器和壓控振蕩器，上行射頻信號經過低噪聲放大器后送至第一下變頻器，第一下變頻器的輸出作為中頻放大器的輸入，中頻放大器的輸出送至第二下變頻器，第二下變頻器的輸出通過自動增益控制器反饋至中頻放大器；壓控振蕩器的信號一路經過第一倍頻器送至第一下變頻器，另一路經過第二倍頻器送至第二下變頻器；此外還包括中頻數字化處理模塊，中頻數字化處理模塊的輸入為第二下變頻器的輸出，經中頻數字化處理模塊解調得到的信號一路直接輸出，另一路經處理后反饋至壓控振蕩器；

所述的中頻數字化處理模塊包括模數轉換器、數模轉換器、數控振蕩器、低通濾波器、CORDIC模塊、一階差分模塊、載波跟蹤環路濾波器以及調制跟蹤環路濾波器，第二下變頻器輸出的信號經過模數轉換后得到數字信號x(n)，x(n)＝I(n)cos(ω_in)+jQ(n)sin(ω_in)，ω_i為數字信號的頻率，I(n)和Q(n)分別為信號的實部和虛部，數控振蕩器產生兩路信號cos(ω_in)和sin(ω_in)，分別和x(n)作乘法運算，兩路乘法運算結果分別經過低通濾波器后送至CORDIC模塊，CORDIC模塊利用CORDIC算法求得φ(n)經過一階差分模塊得到解調信號y(n)，y(n)分為三路，第一路y(n)直接輸出，第二路y(n)經載波跟蹤環路濾波器后分別送至數控振蕩器以及第一數模轉換器，第一數模轉換器的輸出送至壓控振蕩器，第三路y(n)送至第二數模轉換器，第二數模轉換器的輸出經調制跟蹤環路濾波器后送至壓控振蕩器。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)本發明提出了整套星載調頻接收機數字化解決方案，從根本上解決了傳統方案電路結構復雜、電路調試難度高，穩定性差，溫度漂移、直流漂移大等問題；

(2)本發明提出的數字化調頻接收機，采用與傳統方案一致的對外接口，因此可以無縫接入到當前衛星系統；

(3)本發明提出的數字化調頻接收機，針對星載調頻接收機大調制指數特點，采用調制跟蹤環路，將大調制指數調頻微波信號轉換成小調制指數中頻信號。對該小調制指數中頻信號再采用基于CORDIC算法的中頻數字鑒頻器，實現信號解調。相對于傳統方案，本發明通過增加調制跟蹤環路，從而實現了壓縮調制指數的目的，通過采用數字鑒頻器，從而實現了鑒頻數字化的目的；

(4)本發明提出的數字化調頻接收機，針對星載調頻接收機大多普勒頻移特點，采用數字載波跟蹤環路，將大多普勒頻移調頻微波信號轉換成小多普勒頻移中頻信號。相對于傳統方案，本發明對傳統方案中模擬載波跟蹤環路濾波器進行了數字化，從而增加了可靠性。

附圖說明

圖1為典型C波段接收機原理框圖；

圖2為本發明數字化C波段接收機原理框圖；