一种USB测控应答机侧音功率数字归一化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种USB测控应答机侧音功率数字归一化系统及方法，所述方法包括对接收信号进行低噪声放大、下变频、滤波、AGC放大或对数放大，并经过模数转换后进行输出；接收经过模数转换后的输出信号，实现主载波跟踪；对模数转换后的数据与所述主载波跟踪数据进行数字下变频处理，进行输出；对所述数字下变频处理的输出数据进行处理，以提取主测距音与次测距音；利用主载波锁频环积分清除结果对主测距音与次测距音进行实时功率估计；进行主测距音与次测距音的功率归一化处理。本发明专利技术实现简单，解决了USB测控应答机下行调制度在大小信号下的稳定性问题，同时避免了模拟侧音滤波器群时延不一致导致的测距解模糊问题。

A Digital Normalization System and Method for Side Sound Power of USB TT&C Transponder

【技术实现步骤摘要】
一种USB测控应答机侧音功率数字归一化系统及方法
本专利技术涉及一种USB测控应答机侧音功率数字归一化系统及方法。
技术介绍
S频段统一载波系统(USB)应用于国际上大多数卫星测控任务，能够为星地提供通信信道并完成卫星测定轨。USB测控系统采用多侧音实现距离模糊度解算，通过收发侧音相位延时测量计算测控站与卫星之间的径向距离。USB测控应答机是安装在卫星上的信号转发设备，通过侧音接收和转发配合测控站完成距离测量。USB测控应答机需要完成侧音解调与功率归一化后，按照约定的侧音调制度要求对下行载波进行相位调制。传统的USB测控应答机一般使用两种方法实现侧音解调与功率归一化，方法一是采用模拟电路实现载波跟踪与侧音解调，并利用模拟自动增益控制(AGC)电路实现功率归一化，测距音不经过滤波，直接调制至下行载波信号形成下行信号。方法一因为未滤除遥控副载波，将影响下行信道功率分配，造成功率浪费，同时，因为主次侧音未分开，上下行调制度相互关联，无法独立进行设计。方法二是在方法一的基础上，增加两路模拟滤波器，对主、次侧音分别进行滤波，这样可以实现上下性调制度的独立配置，同时，避免了遥控侧音对下行功率的浪费。但因为两路模拟滤波器的群时延特性存在差异，将影响主次侧音的相位线性度，进而影响地面测控站的距离解算，甚至造成距离解模糊出错。此外，上述两种方法仅采用模拟自动增益控制(AGC)电路实现上行信号功率归一化，因受模拟滤波器带宽与放大器增益的双重限制，AGC电路的动态范围有限，当上行接收信号较小时，AGC电路输出功率中噪声功率占比较大，导致下行测距侧音调制度降低，影响测控系统的作用距离。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种USB测控应答机侧音功率数字归一化方法，解决传统模拟功率归一化方法中存在的调制功率损失和小信号输入时的调制度误差，避免了侧音相位线性度的恶化，有利于地面测控站进行距离模糊度解算。有鉴于此，本专利技术提供的技术方案是：一种USB测控应答机侧音功率数字归一化系统，其特征在于，包括：USB测控应答机接收机子系统，用于实现接收信号的低噪声放大、下变频、滤波、AGC放大或对数放大，并经过模数转换后进行输出；数字锁频锁相环，用于接收经过模数转换后的输出信号，实现主载波跟踪；数字下变频单元，用于对模数转换后的数据与所述主载波跟踪数据进行数字下变频处理，进行输出；提取单元，用于对所述数字下变频单元的输出进行处理，以提取主测距音与次测距音；估计单元，用于利用主载波锁频环积分清除结果对主测距音与次测距音进行实时功率估计；输出单元，用于进行主测距音与次测距音的功率归一化处理。进一步地，所述USB测控应答机接收机子系统，包括：射频滤波器、低噪声放大器、混频器、本振频率源、中频滤波器、AGC放大器或对数放大器、模数转换器、复杂可编程逻辑器件；射频滤波器与低噪声放大器连接，混频器与低噪声放大器、本振频率源、中频滤波器连接，中频滤波器与AGC放大器或对数放大器连接，模数转换器一端与放大器连接，另一端与复杂可编程逻辑器件连接。进一步地，所述数字锁频锁相环由相互连接的锁频环数字控制振荡器、两个乘法器、两个积分清除单元、频率鉴别器、锁频环环路滤波器、相位鉴别器、锁相环数字控制振动器、锁相环环路滤波器、频率字加法器、载波跟踪数字控制振荡器以及侧音解调模块组成。进一步地，所述提取单元采用两个不同中心频率、相同阶数的FIR滤波器分别进行主测距音与次测距音的提取。进一步地，所述数字下变频单元还连接低通滤波器。本专利技术的另一目的还在于提供一种USB测控应答机侧音功率数字归一化方法，其特征在于，包括：对接收信号进行低噪声放大、下变频、滤波、AGC放大或对数放大，并经过模数转换后进行输出；接收经过模数转换后的输出信号，实现主载波跟踪；对模数转换后的数据与所述主载波跟踪数据进行数字下变频处理，进行输出；对所述数字下变频处理的输出数据进行处理，以提取主测距音与次测距音；利用主载波锁频环积分清除结果对主测距音与次测距音进行实时功率估计；进行主测距音与次测距音的功率归一化处理。本专利技术实现了以下显著的有益效果：实现简单，包括：USB测控应答机接收机子系统、数字锁频锁相环、数字下变频单元、提取单元、估计单元与输出单元，采用数字锁频锁相环完成载波频率跟踪，并利用锁频环积分清除数据完成了载波功率估计，完成了侧音功率归一化处理，同时，使用相同阶数的FIR滤波器分别对主测距音与次测距音进行数字滤波，最大限度的减小了上行遥控侧音与噪声对侧音调制度的影响，同时保证了主侧音与次侧音的群时延一致性。解决了USB测控应答机下行调制度在大小信号下的稳定性问题，同时避免了模拟侧音滤波器群时延不一致导致的测距解模糊问题。附图说明图1为本专利技术的USB测控应答机接收机硬件系统组成结构示意图；图2为本专利技术的数字锁频锁相环的结构示意图；图3为本专利技术的USB测控应答机侧音功率数字归一化方法流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。需要说明的是，为了清楚地说明本专利技术的内容，本专利技术特举多个实施例以进一步阐释本专利技术的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。虽然该专利技术可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述。应当理解的是，专利技术者的出发点不是将该专利技术限于所阐述的特定实施例，正相反，专利技术者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。同样的元器件号码可能被用于所有附图以代表相同的或类似的部分。请参照图1与图2，本专利技术的一种USB测控应答机侧音功率数字归一化系统，包括：USB测控应答机接收机子系统，用于实现接收信号的低噪声放大、下变频、滤波、AGC放大或对数放大，并经过模数转换后进行输出；数字锁频锁相环，用于接收经过模数转换后的输出信号，实现主载波跟踪；数字下变频单元，用于对模数转换后的数据与所述主载波跟踪数据进行数字下变频处理，进行输出；提取单元，用于对所述数字下变频单元的输出进行处理，以提取主测距音与次测距音；估计单元，用于利用主载波锁频环积分清除结果对主测距音与次测距音进行实时功率估计；输出单元，用于进行主测距音与次测距音的功率归一化处理。优选地，所述USB测控应答机接收机子系统，包括：射频滤波器、低噪声放大器、混频器、本振频率源、中频滤波器、AGC放大器或对数放大器、模数转换器、复杂可编程逻辑器件；射频滤波器与低噪声放大器连接，混频器与低噪声放大器、本振频率源、中频滤波器连接，中频滤波器与AGC放大器或对数放大器连接，模数转换器一端与放大器连接，另一端与复杂可编程逻辑器件连接。优选地，所述数字锁频锁相环由相互连接的锁频环数字控制振荡器、两个乘法器、两个积分清除单元、频率鉴别器、锁频环环路滤波器、相位鉴别器、锁相环数字控制振动器、锁相环环路滤波器、频率字加法器、载波跟踪数字控制振荡器以及侧音解调模块组成。优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种USB测控应答机侧音功率数字归一化系统，其特征在于，包括：USB测控应答机接收机子系统，用于实现接收信号的低噪声放大、下变频、滤波、AGC放大或对数放大，并经过模数转换后进行输出；数字锁频锁相环，用于接收经过模数转换后的输出信号，实现主载波跟踪；数字下变频单元，用于对模数转换后的数据与所述主载波跟踪数据进行数字下变频处理，进行输出；提取单元，用于对所述数字下变频单元的输出进行处理，以提取主测距音与次测距音；估计单元，用于利用主载波锁频环积分清除结果对主测距音与次测距音进行实时功率估计；输出单元，用于进行主测距音与次测距音的功率归一化处理。

【技术特征摘要】
1.一种USB测控应答机侧音功率数字归一化系统，其特征在于，包括：USB测控应答机接收机子系统，用于实现接收信号的低噪声放大、下变频、滤波、AGC放大或对数放大，并经过模数转换后进行输出；数字锁频锁相环，用于接收经过模数转换后的输出信号，实现主载波跟踪；数字下变频单元，用于对模数转换后的数据与所述主载波跟踪数据进行数字下变频处理，进行输出；提取单元，用于对所述数字下变频单元的输出进行处理，以提取主测距音与次测距音；估计单元，用于利用主载波锁频环积分清除结果对主测距音与次测距音进行实时功率估计；输出单元，用于进行主测距音与次测距音的功率归一化处理。2.根据权利要求1所述的USB测控应答机侧音功率数字归一化系统，其特征在于，所述USB测控应答机接收机子系统，包括：射频滤波器、低噪声放大器、混频器、本振频率源、中频滤波器、AGC放大器或对数放大器、模数转换器、复杂可编程逻辑器件；射频滤波器与低噪声放大器连接，混频器与低噪声放大器、本振频率源、中频滤波器连接，中频滤波器与AGC放大器或对数放大器连接，模数转换器一端与放大器连接，另一端与复杂可编程逻辑器件连接。3.根据权利要求2所述的USB测控应答机侧音功率数字归一化系统，其特征在于，所述数字锁频锁相环由相互连接的锁频环数字控制振荡器、两个乘法器、两个积分清除单元、频率鉴别器、锁频环环路滤波器、相位鉴别器、锁相环数字控制振动器、锁相环环路滤波器、频率字加法器、载波跟踪数字控制振荡器以及侧音解调模块组成。4.根据权利要求3所述的USB测控应答机侧音功率数字归一化系统，其特征在于，所述提取单元采用两个不同中心频率、相同阶数的FIR滤波器分别进行主测距音与次测距音的提取。5.根据权利要求1所述的USB测控应答机侧音功率数字归一化系统，其特征在于，所述数字下变频单元还连接低通滤波器。6.根据权利要求1所述的USB测控应答机侧音功率数字归一化方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵赛果，徐秋锋，袁鑫，
申请(专利权)人：北京遥感设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11