[发明专利]一种星载S和X频段链路可重构的测控应答机

摘要

一种星载S和X频段链路可重构的测控应答机，用一个接收通道将S频段、X频段两个上行信号下变频后在中频合并为一路信号进行AGC放大滤波，送给数字处理电路对遥控信号和测距信号进行捕获和解调；同时数字处理软件根据S频段、X频段的相干频率计算对接收通道和发射通道的本振频率进行控制，并将遥测信号和转发测距信号送给发射通道；同时通过软件计算进行本振频点设置，用一个收发通道实现在S频段、X频段上下行链路重构，减小了产品的重量、体积和功耗，满足月球中继卫星的测控需求，在统一载波体制下使用S、X频段完成卫星的跟踪与测量，具有上下行链路重构功能，根据指令改变上下行信号频率，满足月球车的前向及返向链路需求。

主权项

1.一种星载S和X频段链路可重构的测控应答机，其特征在于：包括接收通道部分、数字基带处理部分及发射通道部分；接收通道部分，包括：S下变频电路、S接收本振电路、X下变频电路、X接收本振电路及中频AGC放大电路；S下变频电路将接收的S频段上行信号进行低噪声放大，并与S接收本振电路输出的信号进行下混频，再经过带通滤波，输出第一中频信号，作为S下变频电路的输出送至中频AGC放大电路；S接收本振电路接收S相干频率计算模块发来的S接收本振频率控制信号，该S接收本振频率控制信号能够根据需要对S接收本振电路输出的信号频率进行改变，使S下变频电路输出的第一中频信号频率固定；X下变频电路将接收的X频段上行信号，包括X遥控副载波信号、X测距信号，进行低噪声放大，并与X接收本振电路输出的信号进行下混频，再经过带通滤波，输出第二中频信号，作为X下变频电路的输出送至中频AGC放大电路；X接收本振电路接收X相干频率计算模块发来的X接收本振频率控制信号，该X接收本振频率控制信号能够根据需要对X接收本振电路输出的信号频率进行改变，使X下变频电路输出的第二中频信号频率固定；中频AGC放大电路，将S下变频电路输出的第一中频信号和X下变频电路输出的第二中频信号合路后经过自动增益控制AGC，使合路后的中频信号的功率控制在‑10dBm～10dBm范围内，再经过9M以上带宽的带通滤波，输出模拟合路中频信号送至数字基带处理部分的ADC；数字基带处理部分，包括模拟数字变换器ADC、第一数字模拟变换器DAC1、第二数字模拟变换器DAC2、FPGA；FPGA包括：S中频信号处理部分、X中频信号处理部分；S中频信号处理部分，包括：S正交下变频模块、S环路滤波模块、S载波捕获跟踪模块、S遥控副载波解调模块、S测距解调及转发模块、数字压控振荡器NCO1、S相干频率计算模块；X中频信号处理部分，包括：X正交下变频模块、X环路滤波模块、X载波捕获跟踪模块、X遥控副载波解调模块、X测距解调及转发模块、数字压控振荡器NCO2、X相干频率计算模块；模拟数字变换器ADC，接收中频AGC放大电路输出的模拟合路中频信号，通过AD采样转换为数字合路中频信号分别送至FPGA的S正交下变频模块和X正交下变频模块；S正交下变频模块，将接收的数字合路中频信号与数字压控振荡器NCO1输出的数字本振信号进行正交下变频，形成S基带信号送至S环路滤波模块；S环路滤波模块对S基带信号进行环路滤波处理，滤除带外杂散信号后得到滤波后的S基带信号作为S环路滤波模块的输出分别送至S载波捕获跟踪模块和S测距解调及转发模块；S载波捕获跟踪模块对滤波后的S基带信号的载波频率偏移进行捕获和跟踪，将跟踪得到的载波频率偏移量送给S相干频率计算模块，且将载波频率偏移量转化为NCO1的频率控制字送至数字压控振荡器NCO1，同时S载波捕获跟踪模块从滤波后的S基带信号中解调出S遥控副载波信号送给S遥控副载波解调模块；数字压控振荡器NCO1根据接收到的NCO1的频率控制字产生本地正交载波信号，作为S正交下变频模块的本振信号送至S正交下变频模块；S相干频率计算模块，根据S载波跟踪得到的载波频率偏移量按照设定的转发比221/240进行计算，得到S发射本振的频率偏移量控制字，同时根据S上行信号频率计算得到S发射本振预设的频率控制字，S发射本振的频率偏移量控制字和S发射本振预设的频率控制字相加得到S发射本振实际频率控制字送至S发射本振模块，同时根据S上行信号频率计算得到S接收本振的实际频率控制字送至S接收本振模块；S遥控副载波解调模块对S遥控副载波信号进行解调，得到S频段遥控信号输出至外部；S测距解调及转发模块对S环路滤波模块送来的滤波后的S基带信号进行解调，得到S测距信号，并将测距信号送入第一数字模拟变换器DAC1；第一数字模拟变换器DAC1将接收到的S测距信号及外部输入的S遥测信号调制后产生的S中频调制信号送至发射通道部分的S中频滤波放大电路；X正交下变频模块，将接收的数字合路中频信号与数字压控振荡器NCO2输出的数字本振信号进行正交下变频，形成X基带信号送至X环路滤波模块；X环路滤波模块对X基带信号进行环路滤波处理，滤除带外杂散信号后得到滤波后的X基带信号作为X环路滤波模块的输出分别送至X载波捕获跟踪模块和X测距解调及转发模块；X载波捕获跟踪模块对滤波后的X基带信号的载波频率偏移进行捕获和跟踪，将跟踪得到的载波频率偏移量送给X相干频率计算模块，且将载波频率偏移量转化为NCO2的频率控制字送至数字压控振荡器NCO2，同时X载波捕获跟踪模块从滤波后的X基带信号中解调出X遥控副载波信号送给X遥控副载波解调模块；数字压控振荡器NCO2根据接收到的NCO2的频率控制字产生本地正交载波信号，作为X正交下变频模块的本振信号送至X正交下变频模块；X相干频率计算模块，根据X载波跟踪得到的载波频率偏移量按照设定的转发比749/880进行计算，得到X发射本振的频率偏移量控制字，同时根据X上行信号频率计算得到X发射本振预设的频率控制字，两者相加得到X发射本振实际频率控制字送至X发射本振模块，同时根据X上行信号频率计算得到X接收本振的实际频率控制字送至X接收本振模块；X遥控副载波解调模块对X遥控副载波信号进行解调，得到X遥控信号输出至外部；X测距解调及转发模块对X环路滤波模块送来的X基带信号进行解调，得到测距信号，并将X测距信号送入第二数字模拟变换器DAC2；第二数字模拟变换器DAC2将接收到的X测距信号及外部输入的X遥测信号调制后产生X中频调制信号送至发射通道部分的X中频滤波放大电路；发射通道部分，包括S中频滤波放大电路、S上变频电路、S发射本振电路、X中频滤波放大电路、X上变频电路、X发射本振电路；S中频滤波放大电路将接收到DAC1输出的S中频调制信号进行滤波，滤除S中频调制信号谐杂波，得到频谱纯净的S中频调制信号再经过放大送给S上变频电路；S上变频电路将接收到频谱纯净的S中频调制信号，与S发射本振输出的信号进行上混频，产生S下行信号输出；S发射本振接收S相干频率计算模块发来的S发射本振频率控制信号，该S发射本振频率控制信号能够根据相干转发要求对S发射本振电路输出的信号频率进行设置，使S上变频电路输出的S下行信号频率满足S频段相干转发比的要求；X中频滤波放大电路将接收到DAC2输出的X中频调制信号进行滤波，滤除X中频调制信号谐杂波，得到频谱纯净的X中频调制信号再经过放大送给X上变频电路；X上变频电路将接收到频谱纯净的X中频调制信号，与X发射本振输出的信号进行上混频，产生X下行信号输出；X发射本振接收X相干频率计算模块发来的X发射本振频率控制信号，该X发射本振频率控制信号能够根据相干转发要求对X发射本振电路输出的信号频率进行设置，使X上变频电路输出的X下行信号频率满足X频段相干转发比的要求。