[發(fā)明專利]一種基于反熔絲FPGA的半數(shù)字化USB應(yīng)答機(jī)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110267634.3
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113067599B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐錫超;閆復(fù)利;謝靜波;曹亞萍;楊訥;邢代玉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天電子有限公司;上海科學(xué)儀器廠有限公司
• 主分類號: H04B1/59
• 分類號: H04B1/59
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

本發(fā)明提供了一種基于反熔絲FPGA的半數(shù)字化USB應(yīng)答機(jī)裝置，采用FPGA為核心處理芯片的基礎(chǔ)上，采用數(shù)字VCO方式配合模擬鎖相環(huán)實現(xiàn)載波捕獲、跟蹤及副載波解調(diào)。其特征在于包括射頻通道模塊、數(shù)字基帶模塊兩個組成模塊；按功能不同分為6個部分，接收通道、發(fā)射通道、低頻處理模塊、基帶模塊、電源模塊、雙工器。本發(fā)明具有以下明顯優(yōu)勢：可實現(xiàn)遙控副載波解調(diào)、遙測副載波調(diào)制功能，遙控和遙測接口為PCM形式；遙控PCM數(shù)據(jù)速率設(shè)置靈活，遙測PCM數(shù)據(jù)速率自適應(yīng)；采用小型集成化設(shè)計，縮小體積功耗；采用模塊化設(shè)計，降低調(diào)試難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星測控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于反熔絲FPGA的半數(shù)字化USB應(yīng)答機(jī)裝置。

背景技術(shù)

USB應(yīng)答機(jī)作為測控分系統(tǒng)的重要組成部分，它在衛(wèi)星與測控地面站之間提供雙向射頻傳輸信道，配合測控地面站共同完成對衛(wèi)星的跟蹤測量、遙控、遙測等任務(wù)。

隨著宇航技術(shù)的快速發(fā)展，對于小型化、重量輕、功能完備及低功耗的需求日益增加。相比于傳統(tǒng)USB應(yīng)答機(jī)，半數(shù)字化USB應(yīng)答機(jī)具有以下明顯優(yōu)勢：

1)可實現(xiàn)遙控副載波解調(diào)、遙測副載波調(diào)制功能，遙控和遙測接口為PCM形式；

2)遙控PCM數(shù)據(jù)速率設(shè)置靈活，遙測PCM數(shù)據(jù)速率自適應(yīng)；

3)采用小型集成化設(shè)計，縮小體積功耗；

4)采用模塊化設(shè)計，降低調(diào)試難度；

但目前在軌應(yīng)用的半數(shù)字化USB應(yīng)答機(jī)存在體積大、系統(tǒng)復(fù)雜、可靠性不高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)限制，提出一種基于反熔絲FPGA的半數(shù)字化USB應(yīng)答機(jī)裝置。半數(shù)字化USB應(yīng)答機(jī)其兼容了模擬應(yīng)答機(jī)與數(shù)字化應(yīng)答機(jī)的特點，可通過軟件更改適應(yīng)不同頻率的要求，同時遙控副載波頻率、遙控碼速率，下行遙測調(diào)制度、下行遙測碼率等均可通過軟件進(jìn)行靈活設(shè)置。對比模擬應(yīng)答機(jī)改善了頻率器件更改定制周期長的問題，同時采用反熔絲FPGA作為核心處理芯片。反熔絲FPGA具有單粒子不敏感的特性，因此可進(jìn)一步提高單機(jī)在軌應(yīng)用可靠性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于反熔絲FPGA的半數(shù)字化USB應(yīng)答機(jī)裝置，采用FPGA為核心處理芯片的基礎(chǔ)上，采用數(shù)字VCO方式配合模擬鎖相環(huán)實現(xiàn)載波捕獲、跟蹤及副載波解調(diào)。半數(shù)字化USB應(yīng)答機(jī)裝置包括射頻通道模塊和數(shù)字基帶模塊；按功能不同分為6個部分，接收通道、發(fā)射通道、低頻處理模塊、基帶模塊、電源模塊、雙工器。

進(jìn)一步地，接收通道包括接收前端模塊、二混頻電路、收發(fā)通道本振鏈路、鎖相倍頻器模塊。接收通道主要是將上行信號變?yōu)楣潭ǖ闹蓄l信號，內(nèi)部包含自動增益控制的執(zhí)行部分，使中頻信號幅度穩(wěn)定；包含指令執(zhí)行部分及遙測處理部分。

進(jìn)一步地，發(fā)射模塊功能為下行中頻信號經(jīng)發(fā)射通道二次變頻后變?yōu)樯漕l信號發(fā)出，同時完成對下行信號的濾波及放大。

進(jìn)一步地，低頻處理模塊包括F(S)部分、AGC單元、側(cè)音解調(diào)單元。F(S)部分是模擬鎖相環(huán)的關(guān)鍵部分，即環(huán)路濾波器單元；AGC部分主要是自動增益控制的處理部分，通過收到信號的幅度波動，轉(zhuǎn)化成不同大小的電壓值，控制接收通道的電調(diào)衰減器，使接收通道輸出的中頻信號幅度穩(wěn)定；側(cè)音解調(diào)部分主要是輸出遙控副載波信號送至PSK解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)、輸出測距信號送至數(shù)字基帶模塊進(jìn)行調(diào)制；

進(jìn)一步地，數(shù)字基帶模塊主要功能分為信號采集單元、信號處理單元、信號輸出單元、PSK解調(diào)單元。信號采集單元主要是采集壓控信號、測距音信號、遙測信號，經(jīng)過軟件處理后，進(jìn)行信號輸出，主要是輸出基準(zhǔn)信號，上行補償信號，下行調(diào)制信號；PSK解調(diào)單元主要是利用軟件對遙控副載波信號進(jìn)行解調(diào)，即PSK信號解調(diào)，采用反熔絲FPGA實現(xiàn)；

進(jìn)一步地，電源模塊主要是DC/DC模塊，包括一些外圍電路，如消浪涌電路及電源濾波電路；