一种卫星双向时间比对的调制解调系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种卫星双向时间比对的调制解调系统，所述系统包括：频率基准模块，用于将接收的外部频率基准信号转换为本振频率信号和时钟信号；信号接收模块，用于接收比对站传送的接收信号，处理得到低中频信号；信号处理模块，用于接收秒脉冲信号和所述低中频信号，得到合成的低中频信号；信号发送模块，用于将所述合成的低中频信号处理得到发送信号，并发送至所述比对站；主控模块，用于控制所述信号处理模块跟踪所述接收信号和所述发送信号，得到伪距测量信息，从而得到两地钟差，本发明专利技术同时还公开了一种应用所述系统的卫星双向时间比对调制解调方法，本发明专利技术能够在保障高测量精准度的同时，使系统小型化，便携化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星双向时间比对领域。更具体地，涉及一种卫星双向时间比对的调制解调系统与方法。
技术介绍
卫星双向时间比对方法是一种高精度的时间传递技术，它利用地球同步通信卫星转发时间传递地球站间的定时调制信息，实现各站时间信息交互和高精度时差测量，近年来随着卫星通信与伪码扩频技术的进步，使得卫星双向时间传递系统的精度进一步提升，目前卫星双向时间传递已经成为国际原子时计算、标准时间溯源的主要手段，并在高精度站间同步、无线电导航等领域广泛应用。卫星双向时间比对系统一般由两个或多个站协同工作，每个站主要包括时间传递调制解调器、卫通收发机和卫通天线等设备，其利用双向传递链路的对称性来消除路径时延，以此实现纳秒量级的时差测量。传统的卫星双向时间比对调制解调器工作原理是原子钟的10MHz频标信号和秒脉冲信号通过调制解调器调制到70MHz中频后，输入至卫星通信地面站，同时调制解调器接收卫星通信地面站的输出的70MHz中频信号，从中解调出数据信息与秒脉冲信号，最终实现两地钟差的测量。但由于传统双向时间比对装置的信号输入输出都为70MHz，因此在组建双向时间比对系统时只能使用体积大、笨重且濒临淘汰的Transceiver作为变频设备，而不能直接使用体积小且性能更加优良的上变频功率放大器设备，或者只能再增加一级变频设备。这极大限制了卫星双向时间比对系统向小型化、便携化方向的发展，对双向时间比对技术的应用产生了不利影响。
技术实现思路
为了解决以上问题至少之一，本专利技术提供了一种卫星双向时间比对的调制解调系统与方法，可在保障高测量精准度的同时，使系统小型化，便携化。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术一方面公开了一种卫星双向时间比对的调制解调系统，其特征在于，所述系统包括：频率基准模块，用于将接收的外部频率基准信号转换为本振频率信号和时钟信号；信号接收模块，用于以所述本振频率信号为参考，接收比对站传送的接收信号，处理得到低中频信号；信号处理模块，用于接收秒脉冲信号和所述低中频信号，以所述时钟信号为参考，得到合成的低中频信号；信号发送模块，用于以所述本振频率信号为参考，将所述合成的低中频信号处理得到发送信号，并发送至所述比对站；主控模块，用于控制所述信号处理模块跟踪所述接收信号和所述发送信号，得到伪距测量信息，从而得到两地钟差。优选的，所述频率基准模块包括多通道频率综合器，所述多通道频率综合器用于接收外部频率基准信号，将所述频率基准信号转换为本振频率信号和时钟信号。优选的，所述信号接收模块包括下变频器和自动增益控制器，所述下变频器用于接收比对站发送的接收信号，将所述接收信号下变频到低中频信号，所述自动增益控制器用于接收所述低中频信号，对所述低中频信号进行电平调整后输出至所述信号处理模块。优选的，所述信号处理模块包括调制解调组合功能单元和授时单元，所述调制解调组合功能单元用于接收所述低中频信号和外部秒脉冲信号，得到合成的低中频信号，所述授时单元用于为所述调制解调组合功能单元提供标准时间戳信息。优选的，所述信号发送模块包括混频器，所述混频器用于接收所述信号处理模块传输的所述合成的低中频信号，并将所述合成的低中频信号上变频得到发送信号，并将所述发送信号发送至比对站。优选的，所述主控模块包括主控机和显示器，所述主控机用于跟踪所述接收信号和所述发送信号，得到伪距测量信息，从而得到两地钟差，所述显示器用于显示所述主控机的运行状态。优选的，所述频率基准模块用于将接收的外部频率基准信号转换为由整数、小数时钟信号组成的频率组的时钟信号和本振频率信号。优选的，所述信号接收模块和信号发送模块用于接收和发送L波段的所述接收信号和所述发送信号。优选的，所述频率基准模块和所述信号处理模块用于接收同源相参的所述频率基准信号和所述秒脉冲信号。本专利技术另一方面同时公开了一种卫星双向时间比对的调制解调方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：将接收的频率基准信号转换为本振频率信号和时钟信号；S2：以所述本振频率信号为参考，接收比对站传送的接收信号，处理得到低中频信号；S3：接收秒脉冲信号和所述低中频信号，以所述时钟信号为参考，得到合成的低中频信号；S4：以所述本振频率信号为参考，将所述合成的低中频信号处理得到发送信号，并发送至所述比对站；S5：跟踪所述接收信号和所述发送信号，得到伪距测量信息，从而得到两地钟差。本专利技术的有益效果如下：本专利技术公开的一种双向时间比对调制解调系统与方法，能够克服应用传统调制解调器的卫星双向比对系统体积庞大、笨重的问题，在保障高测量精度的同时，使双向时间比对调制解调系统小型化、便携化。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术公开的一种卫星双向时间比对的调制解调系统的结构示意图。图2示出本专利技术公开的一种卫星双向时间比对的调制解调系统优选实施例的结构示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术一方面公开了一种卫星双向时间比对的调制解调系统，所述系统包括：频率基准模块、信号接收模块、信号处理模块、信号发送模块和主控模块。所述频率基准模块用于将接收的外部频率基准信号转换为本振频率信号和时钟信号。所述频率基准信号优选为10MHz，所述时钟信号可包括整数时钟信号和小数时钟信号；所述频率基准模块优选多通道频率综合器1。所述信号接收模块用于以所述本振频率信号为参考，接收比对站传送的接收信号，处理得到低中频信号，并将所述低中频信号传送到所述信号处理模块，所述接收信号可为L波段信号，所述信号接收模块可包括下变频器3和自动增益控制器4；所述信号处理模块用于接收秒脉冲信号和所述低中频信号，以所述时钟信号为参考，得到合成的低中频信号，其中所述秒脉冲信号与所述频率基准信号为同源相参，所述信号处理模块可包括调制解调组合功能单元5和NTP/GNSS授时单元8；所述信号发送模块用于以所述本振频率信号为参考，将所述合成的低中频信号处理得到发送信号，并发送至所述比对站，所述信号发送模块可包括混频器2，所述发送信号可为L波段信号；所述主控模块用于控制所述信号处理模块跟踪所述接收信号和所述发送信号过程并得到伪距测量信息，从而得到两地钟差，所述主控模块可包括主控机6和显示器7。如图2所示，本专利技术的一个优选实施例中，所述系统包括：多通道频率综合器1、混频器2、下变频器3、自动增益控制器4、调制解调组合功能单元5、主控机6、显示器7和NTP/GNSS授时单元8。其中各部件的连接关系可为：多通道频率综合器1本振频率输出端与混频器2、下变频器3的参考频率输入端射频电缆连接；多通道频率综合器1时钟信号与调制解调组合功能单元5的参考频率输入端射频电缆连接；下变频器3的信号输出端与自动增益控制器4的信号输入端射频电缆连接；自动增益控制器4的信号输出端与调制解调组合功能单元5的低中频信号输入端射频电缆连接；调制解调组合功能单元5的合成的低中频信号输出端与混频器2的信号输入端射频电缆连接；调制解调组合功能单元5的数据输出端与主控机6通过数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星双向时间比对的调制解调系统，其特征在于，所述系统包括：频率基准模块，用于将接收的外部频率基准信号转换为本振频率信号和时钟信号；信号接收模块，用于以所述本振频率信号为参考，接收比对站传送的接收信号，处理得到低中频信号；信号处理模块，用于接收秒脉冲信号和所述低中频信号，以所述时钟信号为参考，得到合成的低中频信号；信号发送模块，用于以所述本振频率信号为参考，将所述合成的低中频信号处理得到发送信号，并发送至所述比对站；主控模块，用于控制所述信号处理模块跟踪所述接收信号和所述发送信号，得到伪距测量信息，从而得到两地钟差。

【技术特征摘要】
1.一种卫星双向时间比对的调制解调系统，其特征在于，所述系统包括：频率基准模块，用于将接收的外部频率基准信号转换为本振频率信号和时钟信号；信号接收模块，用于以所述本振频率信号为参考，接收比对站传送的接收信号，处理得到低中频信号；信号处理模块，用于接收秒脉冲信号和所述低中频信号，以所述时钟信号为参考，得到合成的低中频信号；信号发送模块，用于以所述本振频率信号为参考，将所述合成的低中频信号处理得到发送信号，并发送至所述比对站；主控模块，用于控制所述信号处理模块跟踪所述接收信号和所述发送信号，得到伪距测量信息，从而得到两地钟差。2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述频率基准模块包括多通道频率综合器，所述多通道频率综合器用于接收外部频率基准信号，将所述频率基准信号转换为本振频率信号和时钟信号。3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述信号接收模块包括下变频器和自动增益控制器，所述下变频器用于接收比对站发送的接收信号，将所述接收信号下变频到低中频信号，所述自动增益控制器用于接收所述低中频信号，对所述低中频信号进行电平调整后输出至所述信号处理模块。4.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述信号处理模块包括调制解调组合功能单元和授时单元，所述调制解调组合功能单元用于接收所述低中频信号和外部秒脉冲信号，得到合成的低中频信号，所述授时单元用于为所述调制解调组合功能单元提供标准时间戳信息。5.根据权利要求1所述系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学运，张升康，王海峰，王宏博，易航，杨文哲，王淑伟，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11