[發(fā)明專利]一種高可靠低成本測控應(yīng)答機載波跟蹤環(huán)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310558213.1
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103581083A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李承一;王春暉;金仲和
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻通信及數(shù)字信號處理領(lǐng)域，特別涉及一種高可靠低成本測控應(yīng)答機載波跟蹤環(huán)及其方法。

背景技術(shù)

由于衛(wèi)星接收到的由地面測控站發(fā)射的信號和衛(wèi)星自身的中心頻率不能做到完全一致，同時衛(wèi)星和地面測控站之間的相對運動以及衛(wèi)星時鐘與地面測控站時鐘之間頻率漂移等原因，會造成衛(wèi)星接收到的由地面測控站發(fā)射的信號的載波頻率和相位會隨著時間的推移而變化，并且這些變化通常是不可預(yù)測的，因而信號跟蹤環(huán)路需要以閉環(huán)反饋的形式周期性的連續(xù)運行，以達到衛(wèi)星對接收到的由地面測控站發(fā)射的信號的載波持續(xù)跟蹤和恢復(fù)，從而通過混頻機制將衛(wèi)星接收到的信號中的載波徹底剝離，解調(diào)出載波上調(diào)制的信息。

傳統(tǒng)的模擬載波跟蹤環(huán)調(diào)試困難，且實現(xiàn)時會極大地受限于運算放大器和電阻電容的實際特性，無法精確實現(xiàn)設(shè)計好的環(huán)路參數(shù)，同時對環(huán)路參數(shù)的更新也會變得繁雜而低效。而傳統(tǒng)的數(shù)字載波跟蹤環(huán)占用的數(shù)字資源規(guī)模非常大，會極大的消耗整個系統(tǒng)的可用資源，同時由于數(shù)字資源開銷增大而被迫使用大容量的FPGA芯片，也極大的降低了衛(wèi)星在軌運行的壽命和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高可靠低成本測控應(yīng)答機載波跟蹤環(huán)及其方法。

高可靠低成本測控應(yīng)答機載波跟蹤環(huán)包括下混頻器、中頻放大器和濾波器、自動控制增益放大器、檢波器、電平轉(zhuǎn)換器、第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、第三模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、反熔絲FPGA、第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、VCXO、分路器、第一頻率合成器、第二頻率合成器、第一緩沖級、第二緩沖級，其中下混頻器的輸出端與中頻放大器和濾波器的輸入端連接，中頻放大器和濾波器的輸出端與自動控制增益放大器的第一輸入端連接，自動控制增益放大器的輸出端與檢波器的第一輸入端連接，檢波器的輸出端與電平轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，電平轉(zhuǎn)換器的輸出端與第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與反熔絲FPGA的第一輸入端連接，第一頻率合成器的第二輸出端與第一緩沖級的輸入端連接，第一緩沖級的輸出端與第三模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，第三模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與反熔絲FPGA的第三輸入端連接，第二頻率合成器的第二輸出端與第二緩沖級的輸入端連接，第二緩沖級的輸出端與第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與反熔絲FPGA的第二輸入端連接，反熔絲FPGA的第一輸出端與第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出端與自動控制增益放大器的第二輸入端連接，反熔絲FPGA的第二輸出端與第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出端與VCXO的輸入端連接，VCXO的輸出端與分路器的輸入端連接，分路器的輸出端與第一頻率合成器和第二頻率合成器的輸入端連接，第一頻率合成器的第一輸出端與下混頻器的第二輸入端連接，第二頻率合成器的第一輸出端與檢波器的第二輸入端連接；所述反熔絲FPGA內(nèi)部完成數(shù)字信號去直流、環(huán)路濾波、信號檢測、鎖定檢測、環(huán)路檢測、VCXO控制電壓生成、VGA模式控制、第一頻率合成器狀態(tài)監(jiān)測和第二頻率合成器狀態(tài)監(jiān)測的功能，反熔絲FPGA的第一輸入端輸入由第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣的相位誤差信號，相位誤差信號經(jīng)過去直流、環(huán)路濾波器、信號檢測器、鎖定檢測器、環(huán)路檢測器后生成VCXO控制電壓信號，VCXO控制電壓信號由反熔絲FPGA的第二輸出端輸出，經(jīng)第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量輸出給VCXO，VCXO在控制電壓的作用下輸出參考頻率f_ref，參考頻率f_ref經(jīng)第一頻率合成器和第二頻率合成器倍頻后輸入下混頻器和檢波器構(gòu)成載波跟蹤環(huán)閉環(huán)系統(tǒng)，反熔絲FPGA的第一輸出端輸出VGA模式控制信號，VGA模式控制信號經(jīng)第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量輸出給自動控制增益放大器，從而控制自動控制增益放大器工作于自動調(diào)節(jié)增益的模式或受VGA模式控制信號控制增益的模式，反熔絲FPGA的第二輸入端輸入由第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣的第二頻率合成器狀態(tài)監(jiān)測量，反熔絲FPGA的第三輸入端輸入由第三模/數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣的第一頻率合成器狀態(tài)監(jiān)測量，從而實時監(jiān)測頻率合成器的工作狀態(tài)。

所述檢波器為二極管雙平衡無源檢波器，二極管雙平衡無源檢波器由四只二極管組成環(huán)形通路。

高可靠低成本測控應(yīng)答機載波跟蹤方法的步驟如下：