[发明专利]基于软件无线电的超宽带数字卫星信标接收方法及接收机

说明书

本发明公开了一种基于软件无线电的超宽带数字卫星信标接收方法及接收机，包括信号相互连通的超宽带射频前端和数字信号处理模块，以及为二者提供电源的电源模块。超宽带射频前端包括可变增益放大器、正交混频器、本振、I路放大器、I路滤波器、I路ADC以及Q路放大器、Q路滤波器和Q路ADC。数字信号处理模块包括频率计算模块、功率计算模块和控制接口模块。其采用数字信号处理方法以及自适应频率调整和增益调整，对卫星信标信号进行精确频率和功率计算，并输出频率和功率信息到天线控制器，形成天线转台驱动指令，完成对星过程。具有超宽带工作、动态范围大、集成度高、性能稳定可靠、通用性强等特点。

技术领域

本发明涉及一种超宽带数字卫星信标接收机，具体涉及一种基于软件无线电技术的超宽带数字卫星信标接收方法及接收机，属于卫星通信技术领域。

背景技术

随着卫星技术的不断发展，卫星通信以其可靠性高、保密性好、传输速度快等特点广泛应用于军事、新闻、消防、抢险、商业等领域，设计和生产卫星接收终端及设备的厂商正如雨后春笋般迅速成长，使得卫星通信接收终端及设备的价格不断走低，并向着通用化、小型化等方向发展。

卫星信标信号是卫星发射的、表征卫星存在及其相关特征的一种特殊信号，它采用单频信号，为卫星地面测控站搜索、测量和跟踪卫星提供依据。地面上的卫星信标接收机接收到信标信号后，把信标信号转换为与其功率大小成比例的信号送到天线控制器中形成天线控制指令，根据天线控制指令驱动天线转台，使得天线对准卫星，以便更好地实现对卫星信号信息的接收。

由于卫星处于太空环境，受到温度等各种因素的影响，自身信标信号存在一定频率和幅度漂移，同时，信号在向地面传输过程中，受外界环境干扰，信标信号会进一步产生频率和幅度变换，地面上卫星信标接收机接收到的信标信号的频率和幅度均会在一定范围内动态变化，给信标信号的准确接收带来一定的麻烦。

为了有效驱动天线对准卫星，以获得更好的接收效果，通常要求卫星信标接收机在低灵敏度的情况下，能够对抗较大范围的频率和幅度漂移，并尽可能地满足小型化、低功耗和低成本的系统设计要求。在传统的卫星信标接收机中，通常的方法是采用基于模拟方式的超外差锁相环锁定输入信标信号，以提高信号信噪比，然后采用相干解调得到输入信号的幅度和误差信号。但这种方法存在设备通用性差、锁定速度慢、设备较复杂、调试和制造困难、成本较高等诸多缺点。

随着卫星技术的发展，卫星频率的不断增宽，除了传统的L波段、C波段、Ku波段外，新增Ka波段甚至Q波段卫星信号，此时信标信号在经过前级下变频器放大降频处理后，中频信号频率覆盖将从传统的L波段（即0.95～2.15GHz）大幅扩展到0.95～4.2GHz超宽带范围。虽然目前数字处理技术已经被部分引入到卫星信标接收机的研制中，但通常是在模拟处理方式的基础上采用数字控制的方法，或者是在模拟处理的最后端加上数字处理部分。由于其射频前端仍然采用模拟方式处理，处理频率范围受限，导致性能依然较低，难以满足卫星通信工程通用化、小型化的发展需要，不利于大规模的广泛使用。因此，研制一种超宽带、全覆盖、动态范围大、好的高性能数字卫星信标接收机，就成为本发明想要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有情况和不足，本发明提出一种基于软件无线电技术的超宽带数字卫星信标接收方法及接收机，其利用无线电技术和数字信息控制下的射频前端对接收到的较大范围频率和幅度漂移的卫星信标信号进行数字化处理，并利用数字信号处理模块进行信号频率和功率的准确计算及增益控制，最终完成卫星信标信号功率和频率准确信息的数字化输出，为实现卫星天线转台控制提供准确依据。

在具体架构上，如图1所示，本发明由基于软件无线电架构的超宽带射频前端、数字信号处理模块和电源模块三部分构成数字卫星信标接收机，并在外界天线控制器的协调控制下，完成各部分间协调工作以及天线转台的角度控制。