[发明专利]S波段统一测控系统及其侧音提取模块和测距音转发方法

说明书

技术领域

本发明公开一种卫星测控应答机中测距音信号高精度转发技术，具体涉及一种S波段统一测控系统及其侧音提取模块和测距音转发方法。

背景技术

S波段统一（USB）测控系统对卫星测距，采用的是侧音轮发的测距体制，其基本原理是：地面站向卫星发出1组特定频率的正弦波信号，经卫星应答机转发后再由地面站接收，测出发送信号与接收信号之间的相位差并折算出电磁波传输的距离。

在这一处理流程中，星上应答机主要负责转发地面站发送的测距信号，传统的USB测控应答机一般采用带通滤波的方法来转发测距侧音。卫星应答机首先通过16kHz、20kHz、100kHz的带通滤波器将侧音副载波信号分离出来，然后将遥测副载波和分离出来的测距副载波通过调相器调制在下行载波上经过功放后发射出去。

侧音信号因为要进行比相测距，有精度的要求，所以对滤波器的性能要求就比较高，8kHz（遥控副载波）、16kHz、20kHz、100kHz频率相距较近，要彼此滤除需要较大的代价，这些特点决定了用于侧音转发的滤波器的阶数会比较高，所以传统的窄带滤波转发方法需要消耗的资源大；另外，在卫星测控领域，卫星距离从几百千米到几十万千米不等，造就了卫星测距系统通信距离远，传播损耗大，信号高动态等特点，因此卫星应答机所接收的上行信号信噪比很低，并伴有较大的多普勒频移，带通滤波转发的方法没有对信号进行深度处理，使得转发的测距信号的信噪比较低，无法保证地面站的测距精度。

发明内容

本发明提供一种S波段统一测控系统及其侧音提取模块和测距音转发方法，比传统方法减小了资源消耗，同时提高了转发侧音信号的质量。

为实现上述目的，本发明提供一种侧音提取模块，其特点是，该模块包含：

锁相环，其接收并跟踪卫星接收的正弦测距音信号，获取并输出正弦测距音信号的频率和相位；

数字频率综合器，其电路连接锁相环的输出端；数字频率综合器根据锁相环输出的频率和相位，再生并输出正弦测距音信号。

上述锁相环采用数字科斯塔斯环。

上述锁相环包含：

形成环路的第一混频器、电路连接第一混频器输出端的第一低通滤波器、第二混频器、环路滤波器；

形成环路的第三混频器、电路连接第三混频器输出端的第二低通滤波器、第二混频器、环路滤波器；

其中，环路滤波器输出端电路连接数字频率综合器，第一混频器和第三混频器的输入端连接输入信号与数字频率综合器的输出；第二混频器输入端电路连接第一低通滤波器和第二低通滤波器的输出端。

一种S波段统一测控系统，其包含地面站及与地面站通信连接的卫星测控应答机；其特点是，该卫星测控应答机包含：

载波跟踪环路，其接收地面向卫星的输入信号，恢复出载波信号；

第四混频器，其输入端电路连接载波跟踪环路的输出端，第四混频器接收载波信号以及卫星的输入信号，混频输出基带信号；

精测音提取模块，其输入端电路连接第四混频器输出端，接收基带信号提取出精测音并输出；

第五混频器，其输入端接收精测音提取模块输出的精测音及该精测音的调制指数信号，进行混频加权后输出第一调相信号；

次侧音提取模块，其输入端电路连接第四混频器输出端，接收基带信号提取出次侧音并输出；

第六混频器，其输入端接收次侧音提取模块输出的次侧音及该次侧音的调制指数信号，进行混频加权后输出第二调相信号；

下行载波相位调制输出模块，其输入端电路连接第五混频器和第六混频器的输出端，接收第一调相信号和第二调相信号对下行载波信号进行调相，并输出下行载波信号至地面；

上述精测音提取模块和次侧音提取模块采用如权利要求1至3中任意一项权利要求所述的侧音提取模块。

一种上述S波段统一测控系统的测距音转发方法，其特点是，该方法包含：

S波段统一测控系统中卫星测控应答机接收由地面站发出的一组不同频率的正弦测距音信号；

卫星测控应答机转发正弦测距音信号返回地面站；

地面站根据其发送的正弦测距音信号与经过卫星测控应答机转发的正弦测距音信号之间的相位差，得出电磁波传输的距离；

其中，卫星测控应答机的转发方法采用锁相环跟踪转发的方法。

上述卫星测控应答机转发正弦测距音信号返回地面站包含：

载波跟踪环路接收地面站发出的一组不同频率的正弦测距音信号，并恢复出正弦测距音信号的载波信号；