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软件测控应答机的初步研究

李丹  
【摘要】:微小卫星是现代航天技术中的重要研究领域。编队飞行微小卫星是指多颗微小卫星构成并保持一定的队形在轨道上飞行,通过星间互相协同工作来完成复杂航天任务。对于编队飞行微小卫星来说,测控涉及到两个方面问题,一是星地间测控定轨,二是编队内卫星相对定位。如何在有限的体积及功耗下实现星地测距定轨、星间相对位置测量等功能,是需要考虑的一个重要问题。软件无线电是解决这个问题的一个有效方案。 软件无线电是近几年随着微电子技术的进步而迅速发展起来的新技术。它是把以往采用以硬件为核心、以特定应用为目的的无线电实现方法过渡到在某一个计算平台上用软件来完成无线电任务的设计思想。 将软件无线电技术引入卫星测控应答机,通过适当考虑,可将对地统一载波测控体制的应答机和星间伪码测距应答机的硬件结构做成完全相同,只要改变(重构)内部运行软件,就可分别实现这两种功能。因此编队飞行微小卫星只要携带一个这样的测控应答机,运行不同软件就可在需要时分别实现对地测控应答和星间相对位置测量的功能。本文正是基于以上的分析来展开的,主要工作包括: 1、分析了两种调制解调方式:相位调制与解调和BPSK调制与解调原理,分析两者之间的异同点,提出一个通用的硬件平台。该硬件平台包括模拟部分和数字部分。模拟部分由射频接收和发射两部分组成。 2、在信号的接收部分,相干载波的提取占很重要的地位,在信号的发射部分有载波跟踪转发用以测速。在本文中采用嵌套长环结构,采用载波跟踪环和锁相频率合成器组成的环路来进行载波跟踪和合成,提取出相干载波,与接收到的信号进行下变频混频。本文提出了分别针对调相信号和BPSK数字调制信号的下行相干载波提取方案。 3、本文利用到软件无线电的思想,基带部分的处理是在软件部分完成的,包括锁相环的环路滤波器,测距信号的信号分离与转发等。利用数字电路来完成基带部分的工作,可以提高系统的灵活性,对不同的接收信号采用不同的环路滤


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