[发明专利]一种X频段星载锁相接收机

说明书

技术领域

本发明属于卫星通信星载锁相接收技术，特别涉及的是X频段接收链路星载锁相接收机。

背景技术

地球轨道卫星中统一测控体制应答机一般工作在S频段，在月球、火星等深空探测系统中，根据空间数据系统咨询委员建议，上下行信号均使用X频段。目前我国所有的统一测控体制应答机均采用锁相接收机结构，由地面站进行频率的扫描，宇航飞行器中的应答机将信号进行捕获和跟踪。随着航天任务的快速发展，对宇航飞行器的捕获和跟踪时间要求越来越高，需要应答机在未捕获接收信号的情况下，降低内部压控振荡器的频率波动范围，相应降低接收机静态频率不确定性，确保接收信号能在较小的确定范围内锁定，从而减少地面站频率扫描时间，提高通信的实时性。

深空探测系统中X频段锁相接收机的扫描频率范围较宽，同时为减少地面站扫描时间，要求接收机静态频率不确定范围小于±50kHz，接收信号频率与锁相接收机内部压控振荡器输出频率比一般为749/4，等效要求压控振荡器输出频率波动范围小于±0.3kHz，准确度为优于±5ppm。另一方面宇航型号锁相接收机需要适应较宽的温度范围，温度波动范围大于80℃。根据我国现有元器件生产水平，在温度波动如此剧烈的环境中，压控振荡器输出频率波动远大于±5ppm，宇航应用中X频段锁相接收机静态频率不确定性一般在±200kHz左右，离指标要求有一定的差距。

发明内容

本发明所要解决的目的是提供一种X频段星载锁相接收机，以解决现有宇航飞行器中X频段锁相接收机选择性静态频率不确定性较大、地面测控站扫描时间较长的问题。

为解决上述问题，本发明提出一种X频段星载锁相接收机，包括：接收链路前端、主鉴相器、环路滤波器和压控振荡器；所述接收链路前端用以输入接收信号，并根据所述压控振荡器输出的变频参考信号将所述接收信号进行下变频，输出中频信号；所述主鉴相器用以接收所述中频信号和变频参考信号，并根据所述变频参考信号对所述中频信号进行鉴相，输出直流电压信号和交流差拍信号至所述环路滤波器；所述环路滤波器用以滤除所述交流差拍信号，并输出所述直流电压信号至所述压控振荡器；所述压控振荡器用以在所述直流电压信号的控制下输出所述变频参考信号；还包括环路增益控制装置，用以根据所述变频参考信号对移相的所述中频信号进行鉴相，并在相位相同时控制所述环路滤波器的直流增益增大。

根据本发明的一个实施例，所述环路滤波器包括：运算放大器；其上连接有滤波部件以形成滤波电路；其上还连接有增益电路，并由开关控制闭合与断开，在所述相位相同时控制开关闭合所述增益电路，否则控制开关断开所述增益电路。

根据本发明的一个实施例，所述环路滤波器包括：

所述运算放大器，在其反向输入端和输出端之间串联有第一电阻和第一电容，其输出端连接所述压控振荡器的输入端；

第二电阻，第一端连接所述主鉴相器的输出端，第二端连接所述运算放大器的反向输入端；

第三电阻，第一端连接所述运算放大器的反向输入端，第二端连接所述运算放大器的输出端；

第一开关，并联在所述第三电阻的两端；

第四电阻，第一端连接所述运算放大器的同向输入端，第二端接地；

第五电阻，第一端连接所述运算放大器的同向输入端；

第六电阻，第一端连接所述第五电阻的第二端，其第二端连接电源电压；以及

第二开关，并联在所述第五电阻的两端；

其中，所述第一开关和第二开关在所述相位相同时均断开，否则闭合。

根据本发明的一个实施例，所述第一开关和第二开关由一双刀双掷开关构成。

根据本发明的一个实施例，所述环路增益控制装置包括：

移相器，接收所述中频信号并对其进行移相，输出移相中频信号；

副鉴相器，接收所述移相中频信号和所述变频参考信号，根据所述变频参考信号对所述移相中频信号进行鉴相，在相位相同时输出一鉴相电压；以及

锁定指示产生器，接收所述鉴相电压并相应生成一锁定指示信号，控制所述开关闭合所述增益电路。

根据本发明的一个实施例，还包括二功分器，用以将所述中频信号进行二路功分输出，其输入端连接所述接收链路前端的输出端，其第一输出端连接所述主鉴相器的第一输入端，其第二输出端连接所述移相器的输入端。