[发明专利]一种星载自动切换增益的锁相接收机

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载锁相接收机，特别涉及一种星载自动切换增益的锁相接收机。

背景技术

目前，宇航系统通过测量多普勒频率可以计算出卫星相对地球运动速度，由于接收功率很低，一般由锁相接收机完成多普勒频率的测量。卫星在飞行过程中与地面站的距离不断变化，天线接收到的信号功率并非固定不变，如月球探测器在飞行过程中，接收功率最大可以达到-50dBm，随着与地球距离的不断增加，接收功率将低于-125dBm，功率范围可以变化75dB，因此锁相接收中一般均采用自动增益切换的方法将信号强度控制在一固定电平，对小信号进行放大的同时可有效避免大信号饱和。

根据理论分析，锁相接收机中，模拟鉴相器的鉴相增益与其输入功率大小成正比，鉴相增益越大则环路增益越大，稳态相位误差越小，能实现的灵敏度越高。根据自动增益放大器增益控制方式的不同，锁相接收机中增益控制可分两种形式：相干自动增益和非相干自动增益。相干自动增益控制中自动增益放大器的增益控制电压与信号强度成正比，控制电压由副鉴相器产生，控制电压越大自动增益放大器增益越大，自动增益放大器输出功率也越大，非相干自动增益切换中自动增益放大器控制电压与信号、噪声、干扰强度总功率成正比，当信号功率比噪声小时自动增益放大器输出功率大小受噪声功率控制。

在卫星通信中，由于通信距离十分遥远，接收信号功率很低，一般都会被噪声淹没，此时若仅采用非相干自动增益切换，自动增益放大器增益受噪声控制，在输出总功率不变的情况下输入信号功率越小环路鉴相增益将越小从而导致环路带宽变窄，相应的环路稳态相位误差增大，环路容易失锁，进而影响接收机跟踪灵敏度。

一般情况下，对接收机灵敏度要求较高的场合，当输入信号功率比噪声功率低时，在信号锁定前接收机增益自动切换为非相干模式，此时环路带宽较窄，有利于信号锁定；信号锁定之后采用相干模式，此时环路等效增益变大，有利于信号的跟踪。由于相干模式下自动增益切换放大器的直流控制电压需要由副鉴相器输出信号经过平滑滤波后产生，控制方式较复杂，副鉴相器输出电压波动、电源纹波、环路噪声都可能造成自动增益切换放大器自激，从而造成环路失锁，地球轨道卫星使用的锁相接收机中一般不采用相干自动增益切换。

随着深空探测的不断开展，由于通信距离更加遥远，对卫星接收机灵敏度要求越来越高，如何提高卫星接收机灵敏度成为本领域需要解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种星载自动切换增益的锁相接收机，以解决现有的深空探测中锁相接收机的灵敏度不高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种星载自动切换增益的锁相接收机，包括接收前端变频器、自动增益放大器、功分器、主鉴相器、环路滤波器、压控晶振、移相器、副鉴相器、锁定指示产生器及开关；

所述压控晶振用于在控制电压的控制下产生变频参考信号并输出该变频参考信号至所述接收前端变频器、主鉴相器、副鉴相器及移相器；所述接收前端变频器用于输入接收信号，并根据所述变频参考信号将接收信号变频从而输出中频信号；所述自动增益放大器用于将所述中频信号进行自动增益放大，并输出放大信号至所述功分器；所述功分器用于将所述放大信号分为两路并分别输入所述主鉴相器与所述副鉴相器；所述主鉴相器用于根据变频参考信号对输入的放大信号进行鉴相，输出直流电压信号和交流差拍信号至所述环路滤波器；所述环路滤波器用于滤除所述交流差拍信号，并输出直流电压信号作为所述控制电压；所述移相器用于将所述变频参考信号进行移相并输出移相参考信号至所述副鉴相器；

所述副鉴相器根据所述移相参考信号对输入的放大信号进行鉴相，输出鉴相电压，当移相参考信号与该放大信号相位相同时，鉴相电压达到最大并输入至所述锁定指示产生器控制开关断开，否则所述锁定指示产生器控制开关闭合；

其中，所述开关与所述自动增益放大器相连，所述自动增益放大器输出功率在开关断开时大于开关闭合时的输出功率。

较佳地，当所述鉴相电压达到最大时，所述中频信号在接收机中锁定，经锁定指示产生器后产生锁定指示信号，此时锁定指示信号为高电平，控制所述开关断开，否则所述中频信号在接收机中失锁，锁定指示信号为低电平，控制所述开关闭合。

较佳地，所述开关与所述自动增益放大器的输出功率的调整电阻相连，所述调整电阻包括相互并联的第一电阻及第二电阻，所述开关与所述第一电阻串联。

较佳地，所述第一电阻的阻值小于所述第二电阻的阻值。

较佳地，所述中频信号为9MHz~11MHz。