[發(fā)明專利]一種星載自動(dòng)切換增益的鎖相接收機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510057729.7
• 申請(qǐng)日: 2015-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN104601187B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文偉;舒麗霞;印飚;陳翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海航天測(cè)控通信研究所
• 主分類號(hào): H04B1/16
• 分類號(hào): H04B1/16
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 胡晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種星載鎖相接收機(jī)，特別涉及一種星載自動(dòng)切換增益的鎖相接收機(jī)。

背景技術(shù)

目前，宇航系統(tǒng)通過測(cè)量多普勒頻率可以計(jì)算出衛(wèi)星相對(duì)地球運(yùn)動(dòng)速度，由于接收功率很低，一般由鎖相接收機(jī)完成多普勒頻率的測(cè)量。衛(wèi)星在飛行過程中與地面站的距離不斷變化，天線接收到的信號(hào)功率并非固定不變，如月球探測(cè)器在飛行過程中，接收功率最大可以達(dá)到-50dBm，隨著與地球距離的不斷增加，接收功率將低于-125dBm，功率范圍可以變化75dB，因此鎖相接收中一般均采用自動(dòng)增益切換的方法將信號(hào)強(qiáng)度控制在一固定電平，對(duì)小信號(hào)進(jìn)行放大的同時(shí)可有效避免大信號(hào)飽和。

根據(jù)理論分析，鎖相接收機(jī)中，模擬鑒相器的鑒相增益與其輸入功率大小成正比，鑒相增益越大則環(huán)路增益越大，穩(wěn)態(tài)相位誤差越小，能實(shí)現(xiàn)的靈敏度越高。根據(jù)自動(dòng)增益放大器增益控制方式的不同，鎖相接收機(jī)中增益控制可分兩種形式：相干自動(dòng)增益和非相干自動(dòng)增益。相干自動(dòng)增益控制中自動(dòng)增益放大器的增益控制電壓與信號(hào)強(qiáng)度成正比，控制電壓由副鑒相器產(chǎn)生，控制電壓越大自動(dòng)增益放大器增益越大，自動(dòng)增益放大器輸出功率也越大，非相干自動(dòng)增益切換中自動(dòng)增益放大器控制電壓與信號(hào)、噪聲、干擾強(qiáng)度總功率成正比，當(dāng)信號(hào)功率比噪聲小時(shí)自動(dòng)增益放大器輸出功率大小受噪聲功率控制。

在衛(wèi)星通信中，由于通信距離十分遙遠(yuǎn)，接收信號(hào)功率很低，一般都會(huì)被噪聲淹沒，此時(shí)若僅采用非相干自動(dòng)增益切換，自動(dòng)增益放大器增益受噪聲控制，在輸出總功率不變的情況下輸入信號(hào)功率越小環(huán)路鑒相增益將越小從而導(dǎo)致環(huán)路帶寬變窄，相應(yīng)的環(huán)路穩(wěn)態(tài)相位誤差增大，環(huán)路容易失鎖，進(jìn)而影響接收機(jī)跟蹤靈敏度。

一般情況下，對(duì)接收機(jī)靈敏度要求較高的場(chǎng)合，當(dāng)輸入信號(hào)功率比噪聲功率低時(shí)，在信號(hào)鎖定前接收機(jī)增益自動(dòng)切換為非相干模式，此時(shí)環(huán)路帶寬較窄，有利于信號(hào)鎖定；信號(hào)鎖定之后采用相干模式，此時(shí)環(huán)路等效增益變大，有利于信號(hào)的跟蹤。由于相干模式下自動(dòng)增益切換放大器的直流控制電壓需要由副鑒相器輸出信號(hào)經(jīng)過平滑濾波后產(chǎn)生，控制方式較復(fù)雜，副鑒相器輸出電壓波動(dòng)、電源紋波、環(huán)路噪聲都可能造成自動(dòng)增益切換放大器自激，從而造成環(huán)路失鎖，地球軌道衛(wèi)星使用的鎖相接收機(jī)中一般不采用相干自動(dòng)增益切換。

隨著深空探測(cè)的不斷開展，由于通信距離更加遙遠(yuǎn)，對(duì)衛(wèi)星接收機(jī)靈敏度要求越來(lái)越高，如何提高衛(wèi)星接收機(jī)靈敏度成為本領(lǐng)域需要解決的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種星載自動(dòng)切換增益的鎖相接收機(jī)，以解決現(xiàn)有的深空探測(cè)中鎖相接收機(jī)的靈敏度不高的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種星載自動(dòng)切換增益的鎖相接收機(jī)，包括接收前端變頻器、自動(dòng)增益放大器、功分器、主鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控晶振、移相器、副鑒相器、鎖定指示產(chǎn)生器及開關(guān)；

所述壓控晶振用于在控制電壓的控制下產(chǎn)生變頻參考信號(hào)并輸出該變頻參考信號(hào)至所述接收前端變頻器、主鑒相器、副鑒相器及移相器；所述接收前端變頻器用于輸入接收信號(hào)，并根據(jù)所述變頻參考信號(hào)將接收信號(hào)變頻從而輸出中頻信號(hào)；所述自動(dòng)增益放大器用于將所述中頻信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益放大，并輸出放大信號(hào)至所述功分器；所述功分器用于將所述放大信號(hào)分為兩路并分別輸入所述主鑒相器與所述副鑒相器；所述主鑒相器用于根據(jù)變頻參考信號(hào)對(duì)輸入的放大信號(hào)進(jìn)行鑒相，輸出直流電壓信號(hào)和交流差拍信號(hào)至所述環(huán)路濾波器；所述環(huán)路濾波器用于濾除所述交流差拍信號(hào)，并輸出直流電壓信號(hào)作為所述控制電壓；所述移相器用于將所述變頻參考信號(hào)進(jìn)行移相并輸出移相參考信號(hào)至所述副鑒相器；

所述副鑒相器根據(jù)所述移相參考信號(hào)對(duì)輸入的放大信號(hào)進(jìn)行鑒相，輸出鑒相電壓，當(dāng)移相參考信號(hào)與該放大信號(hào)相位相同時(shí)，鑒相電壓達(dá)到最大并輸入至所述鎖定指示產(chǎn)生器控制開關(guān)斷開，否則所述鎖定指示產(chǎn)生器控制開關(guān)閉合；

其中，所述開關(guān)與所述自動(dòng)增益放大器相連，所述自動(dòng)增益放大器輸出功率在開關(guān)斷開時(shí)大于開關(guān)閉合時(shí)的輸出功率。

較佳地，當(dāng)所述鑒相電壓達(dá)到最大時(shí)，所述中頻信號(hào)在接收機(jī)中鎖定，經(jīng)鎖定指示產(chǎn)生器后產(chǎn)生鎖定指示信號(hào)，此時(shí)鎖定指示信號(hào)為高電平，控制所述開關(guān)斷開，否則所述中頻信號(hào)在接收機(jī)中失鎖，鎖定指示信號(hào)為低電平，控制所述開關(guān)閉合。

較佳地，所述開關(guān)與所述自動(dòng)增益放大器的輸出功率的調(diào)整電阻相連，所述調(diào)整電阻包括相互并聯(lián)的第一電阻及第二電阻，所述開關(guān)與所述第一電阻串聯(lián)。

較佳地，所述第一電阻的阻值小于所述第二電阻的阻值。

較佳地，所述中頻信號(hào)為9MHz~11MHz。