[发明专利]一种用于卫星测距的中频直序扩频接收机

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种扩频接收机，尤其涉及一种用于卫星测距的中频直序扩频接收 机，该发明属于卫星通信技术领域。

(二)背景技术

随着航天技术的发展，我国的深空探测战略已经正式展开，并取得初步成果， 2007年10月，嫦娥一号月球探测卫星成功发射，并传回了大量的月球遥测数据，为 我国利用探测太空，利用太空迈出了第一步，同时，月球探测的成功将为我国开展 深空探测奠定技术基础。

在深空探测过程中，时刻了解卫星所处的精确位置具有重要意义，对卫星的定 位不仅能够使得地面站时刻了解卫星的工作状态、所处的位置，而且能够为卫星的 变轨、姿态调整提供依据。测距的原理是测量无线电信号到被测目标的传输时延， 从而计算出和目标距离。目前我国的卫星测距系统主要分为两种，侧音(连续音) 测距系统和伪码(扩频)测距系统。连续音测距主要通过发送一系列不同频率的连 续测距信号，测量接收到的各个频率信号的延时，最高频率分量被称为测距时钟， 确定了侧音测距的精度，其它分量用来解距离模糊。伪码测距信号通过发送特定的 扩频码序列，测量卫星返回的扩频码序列的相位延时，即可得到地面站和卫星之间 的距离。和侧音测距相比，伪码测距具有测距精度高，无模糊距离大，抗干扰能力 强，抗衰落能力强，抗多径干扰能力强，保密性好，具有码分多址能力等优点，伪 码测距是卫星测控的重要手段，目前我国卫星测距方式正越来越多的采用伪码测距 方式。

伪码测距的精度由扩频码的码片速率决定，码片速率越高测距的精度越高，测 距的无模糊距离由测距码的长度决定。测距码越长，能够测量的距离范围越大。为 了提高测距精度，增大最大测量距离，需要提高扩频码的码片速率，并且选择更长 的扩频码，但是码片速率越高，对硬件的要求越高，实现的难度越大，扩频码周期 越长，捕获的难度越大，捕获的时间越长，因此设计一种能够对高码片速率长码进 行快速捕获的扩频接收机具有重要意义。

(三)发明内容

1、目的：本发明的目的是提供一种用于卫星测距的中频直序扩频接收机。该 扩频接收机能够对高码片速率的长码进行快速捕获，并具有较高的测距精度。

2、技术方案：如图1所示，本发明一种用于卫星测距的中频直序扩频接收机， 组成包括：前端模数转换模块(简称前端A/D)10、同相支路乘法器20、同相支路有 限冲激响应低通滤波器(简称同相支路FIR低通滤波器)21、正交支路乘法器30、 正交支路有限冲激响应低通滤波器(简称正交支路FIR低通滤波器)31、积分清零器 40、缓存器41、快速傅里叶变换模块(简称FFT模块)42、支路1复数乘法器50、支 路1本地伪随机码存储只读存储器(简称支路1本地PN码存储ROM)51、支路1逆 快速傅里叶变换模块(简称支路1IFFT模块)52、支路1均方根模块53、支路2复数 乘法器60、支路2本地伪随机码存储只读存储器(简称支路2本地PN码存储ROM) 61、支路2逆快速傅里叶变换模块(简称支路2IFFT模块)62、支路2均方根模块63、 自动门限计算模块70、捕获判断模块71、伪随机码起始位置计算模块(简称PN码起 始位置计算模块)72、载波频率调整模块73、本地伪随机码生成器(简称本地PN码 生成器)80、相关器81、码跟踪环均方根模块82、码跟踪环鉴相器83、码跟踪环环 路滤波器84、码跟踪环加法器85、码跟踪环数控振荡器(简称码跟踪环NCO)86、 码跟踪环多普勒补偿模块87、载波跟踪环鉴频/鉴相器90、载波跟踪环环路滤波器 91、载波跟踪环加法器92和载波跟踪环数控振荡器(简称载波跟踪环NCO)93。

其中码跟踪环环路滤波器84和载波跟踪环环路滤波器91内部结构相同，只有 参数不同，如图2所示：包括直通支路放大器100、环路滤波器加法器101、积分支 路放大器110、积分支路加法器111和积分支路延时单元112。

上述所有组成部分，除前端A/D10使用现成上架产品以外，其余部分均在可编 程逻辑门阵列(FPGA)中实现。

所述的前端A/D10以恒定的采样率对调理后的70M中频扩频信号进行带通采 样，将输入的模拟信号变换为数字信号，前端A/D10使用现成的产品。