[發明專利]低軌衛星擴頻通信體制信號捕獲跟蹤系統

有效

• 申請號: 202110596447.X
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113238261B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 朱國富;梅勇兵;李大芳;向前
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: G01S19/29
• 分類號: G01S19/29;G01S19/30
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

1.一種低軌衛星擴頻通信體制信號捕獲跟蹤系統，包括，連接了接收天線的放大模塊，順次串聯的混頻濾波模塊、ADC模塊、正交下變頻模塊和低通濾波模塊，以及相關捕獲模塊、跟蹤模塊和信息解析模塊，其特征在于：接收機通過天線收到的來自衛星的復信號，經放大模塊對接收射頻復信號放大，通過混頻濾波模塊混頻濾波和ADC模塊模數AD變換后，得到一個數字低中頻信號；經正交下變頻模塊數字下變頻及低通濾波模塊低通濾波，得到數字基帶信號，并分兩路分別送入相關捕獲模塊和跟蹤模塊；相關捕獲模塊利用碼域和頻域的二維檢測方法，對直接序列擴頻信號進行相關處理，采用基于快速傅里葉變換FFT的并行捕獲算法對PN碼捕獲，通過相關鑒別運算獲得碼相位τ(t)和多普勒頻偏f_D(t)粗略估計值，捕獲擴頻信號的載頻和碼起點；跟蹤模塊在捕獲正確基礎上通過借助載波跟蹤環路和碼跟蹤環路，對數字基帶信號的碼相位τ(t)和多普勒頻偏f_D(t)、載波相位φ(t)進行精確估計,對第k次k＝1,2,...輸入的I、Q兩路數據與P路碼做相干累積，將累積后結果表示為累積后結果送入到包含鑒頻器和鑒相器的載波相位鑒別器，鑒頻器采用符號點叉積鑒頻器，通過P路相干累積數據來計算出多普勒頻率誤差鑒相器通過P路相干累積數據來計算載波相位誤差計算公式分別如下：

式中，R(Δ_τ)表示本地PN碼C(t-τ)和C(t+τ)的自相關函數，T表示相干累積的時間,Δ_f表示多普勒頻偏估計誤差的，Δ_φ表示載波相位估計誤差，Δ_τ表示碼相位估計誤差；相關捕獲模塊和跟蹤模塊將捕獲和跟蹤的數字基帶信號的碼相位τ(t)和多普勒頻偏f_D(t)、載波相位φ(t)，不斷通過載波數字控制振蕩器NCO和碼數字控制振蕩器NCO校正本地碼NCO的相位及本地載波數字控制振蕩器NCO的頻率和相位，實現本地信號與被接收信號的精確同步和長地址碼快速捕獲，最后通過信息解析模塊對捕獲信號進行信息解析，解析得到衛星信號的通信信息，輸出穩定跟蹤的被接收信號。

2.如權利要求1所述的低軌衛星擴頻通信體制信號捕獲跟蹤系統，其特征在于，天線接收到來自衛星信號的射頻信號為擴頻信號，擴頻信號包含了擴頻調制和射頻調制的寬帶信號，表示為包含了信息碼d(t)，PN碼相位、載波相位φ(t)和多普勒頻偏四個未知信號參數的復信號形式：

式中，P為信號發射功率，τ(t)為碼相位，f_IF是載波中心頻率，f_D(t)表示多普勒效應引起的多普勒頻移，φ(t)為載波未知相位，n(t)為接收噪聲。

3.如權利要求1或2所述的低軌衛星擴頻通信體制信號捕獲跟蹤系統，其特征在于，接收機對來自衛星信號的復信號r(t)的解擴解調，對碼相位τ(t)的捕獲稱為碼捕獲，對f_D(t)的捕獲稱為載波捕獲，對碼相位τ(t)和多普勒頻偏f_D(t)進行粗略估計，稱之為PN碼捕獲；對參數{τ(t),f_D(t),φ(t)}進行精確估計，這個過程稱之為跟蹤，其中對τ(t)的估計稱為碼跟蹤，對{f_D(t),φ(t)}的估計稱為載波跟蹤，對參數{τ(t)，f_D(t)，φ(t)}進行估計后，根據估計值產生本地相干信號，實現對接收信號的相干解調，從而估計出信息碼d(t)。