一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路制造技术

技术编号:21899134 阅读:56 留言:0更新日期:2019-08-17 18:30
本发明专利技术公开了一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路,包括乘法器、有源低通滤波器、压控晶振、分频器、检波器、比较器、环路滤波器,用于完成极低码速率BPSK信号的解调。该电路基于经典的科斯塔斯环,核心电路均为模拟器件,鉴相器由乘法器实现,有源低通滤波器由运算放大器构成,其带宽极窄,压控晶振输出参考信号由分频器进行分频,得到BPSK载波信号,I、Q两路信号经过乘法器鉴相后再通过比较器可以得到锁定指示信号。针对极低码率的BPSK信号解调,该电路可以提供极佳的解调性能和可靠的锁定指示信号,同时符合卫星使用要求,具有简单可靠、易于实现、成本低、抗辐照性能好等优点。

A Spaceborne Low Bit Rate BPSK Demodulation Costas Loop Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路
本专利技术属于星载BPSK信号解调
,尤其涉及一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路。
技术介绍
考虑到调制效率、误码率以及成熟度等因素,中星-地链路数据通信一般采用BPSK(BinaryPhaseShiftKeying)调制方式。随着空间技术的发展,特别是深空探测的不断开展,由于通信距离十分遥远,星载接收机所接收到的信号十分微弱,信噪比很低,为保证通信误码率,在深空探测中BPSK信号的码速率会很低,国际上目前最低码速率为7.8125bps,BPSK信号频率一般为8kHz。对于BPSK信号的解调可以使用很多方法,其中比较经典的是科斯塔斯环,其内部压控晶振输出频率与输入调制信号相同,针对目前应用场合需要使用8kHz晶振,另一方面该电路无法提供解调锁定信号。由于目前在星载应用领域一般不能使用低于3MHz频率的晶振,同时需要解调电路能够产生锁定指示信号,另外针对极低码速率深空应用需要合理设计各电路参数,保证解调性能,尽量做到无损耗解调。
技术实现思路
本专利技术的技术目的是提供一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路,具有简单可靠、易于实现、成本低、抗辐照性能好、解调锁定指示明显的技术特点。为解决上述问题,本专利技术的技术方案为:一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路,包括:第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、环路滤波器、压控晶振、分频器;所述压控晶振用于产生参考信号,所述分频器用于对所述参考信号进行分频,分别输出得到第一BPSK载波信号与第二BPSK载波信号,所述第一BPSK载波信号与所述第二BPSK载波信号的相位差为90度;所述第一乘法器用于接收所需解调的BPSK调制信号,并将所述BPSK调制信号与所述第一BPSK载波信号进行鉴相,得到第一鉴相信号,所述第二乘法器用于接收所述BPSK调制信号,并将所述BPSK调制信号与所述第二BPSK载波信号进行鉴相,得到第二鉴相信号;所述第一低通滤波器用于对所述第一鉴相信号进行滤波,得到第一滤波信号,所述第二低通滤波器用于对所述第二鉴相信号进行滤波,得到第二滤波信号;所述第三乘法器用于将所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行鉴相,得到第三鉴相信号,所述环路滤波器用于对所述第三鉴相信号进行滤波,得到频率调整信号,所述压控晶振还用于根据所述频率调整信号调整所述参考信号的频率值;其中,所述第一乘法器、所述第二乘法器、所述第三乘法器、所述第一低通滤波器、所述第二低通滤波器、所述环路滤波器、所述压控晶振均为基于模拟器件实现。根据本专利技术一实施例,还包括第一检波器、第二检波器、比较器;所述第一检波器用于对所述第一滤波信号进行幅度检波,得到第一检波信号,所述第二检波器用于对所述第二滤波信号进行幅度检波,得到第二检波信号,所述比较器用于对所述第一检波信号与所述第二检波信号进行幅度比较,得到锁定指示信号。根据本专利技术一实施例,所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器均为压控电压源低通滤波器,所述压控电压源低通滤波器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第一运算放大器;所述第一电阻的一端与低通滤波器的输入端电连接,所述第一电阻的另一端分别与所述第一电容的一端、所述第二电阻的一端电连接,所述第一电容的另一端与低通滤波器的输出端电连接,所述第二电阻的另一端分别与所述第一运算放大器的正极、所述第二电容的一端电连接,所述第二电容的另一端接地,所述第一运算放大器的负极分别与所述第三电阻的一端、所述第四电阻的一端电连接,所述第三电阻的另一端接地,所述第四电阻的另一端和所述第一运算放大器的输出极均与所述低通滤波器的输出端电连接。根据本专利技术一实施例,所述环路滤波器具体包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三电容、第二运算放大器;所述环路滤波器的输入端与所述第七电阻的一端电连接,所述第七电阻的另一端分别与所述第五电阻的一端、所述第六电阻的一端、所述第二运算放大器的负极电连接,所述第六电阻的另一端与所述第三电容的一端电连接,所述第二运算放大器的正极与所述第八电阻的一端电连接,所述第八电阻的另一端接地,所述环路滤波器的输出端分别与所述第五电阻的另一端、所述第三电容的另一端、所述第二运算放大器的输出极电连接。本专利技术由于采用以上技术方案,使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果:本专利技术通过基于模拟器件的科斯塔斯环的设计,乘法器作为鉴相器,有源低通滤波器、环路滤波器由运算放大器构成,可以实现对极低码速率BPSK调制信号进行解调,同时,通过缩窄低通滤波器带宽,减小环路噪声幅度,合理设置环路带宽,可以通过该模拟设计实现对BPSK信号近似无损耗解调,解调性能且可接近理论值,此外,通过检波器与比较器还能得到可靠的锁定指示信号,通过锁定指示信号可以反馈科斯塔斯环是否在解调,达到了简单可靠、易于实现、成本低、抗辐照性能好、解调锁定指示明显的技术效果。附图说明图1为本专利技术一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路的架构框图;图2为本专利技术一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路的压控电压源低通滤波器的电路图;图3为本专利技术一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路的环路滤波器的电路图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路作进一步详细说明。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。参看图1,本实施例提供一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路,包括:第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、环路滤波器、压控晶振、分频器;压控晶振用于产生参考信号,分频器用于对参考信号进行分频,分别输出得到第一BPSK载波信号与第二BPSK载波信号,第一BPSK载波信号与第二BPSK载波信号的相位差为90度;第一乘法器用于接收所需解调的BPSK调制信号,并将BPSK调制信号与第一BPSK载波信号进行鉴相,得到第一鉴相信号,第二乘法器用于接收BPSK调制信号,并将BPSK调制信号与第二BPSK载波信号进行鉴相,得到第二鉴相信号;第一低通滤波器用于对第一鉴相信号进行滤波,得到第一滤波信号,第二低通滤波器用于对第二鉴相信号进行滤波,得到第二滤波信号;第三乘法器用于将第一滤波信号与第二滤波信号进行鉴相,得到第三鉴相信号,环路滤波器用于对第三鉴相信号进行滤波,得到频率调整信号,压控晶振还用于根据频率调整信号调整参考信号的频率值;其中,第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、环路滤波器、压控晶振均为基于模拟器件实现。现对本实施例进行具体说明:本实施例以低码速率7.8125bps、信号频率8kHz的BPSK调制信号为例,进行对本实施的设计说明,但本专利技术不限于该举例的具体参数。参见示出本专利技术实施例的附图,下文将更详细地描述,然而,本专利技术可以以许多不同形式实现,并且不应解释为受在此提出的实施例的限制。相反,提出这些实施例是为了达成充分及完整公开,并且使本
的技术人员完全了解本专利技术的范围。参看图1,本实施例电路基于经典的科斯塔斯环,核心电路均为模拟器件,鉴相器由乘法器实现,有源低通滤波器由运算放大器构成,其带宽极窄,压控晶振输出参考信号由分频器本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路,其特征在于,包括:第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、环路滤波器、压控晶振、分频器;所述压控晶振用于产生参考信号,所述分频器用于对所述参考信号进行分频,分别输出得到第一BPSK载波信号与第二BPSK载波信号,所述第一BPSK载波信号与所述第二BPSK载波信号的相位差为90度;所述第一乘法器用于接收所需解调的BPSK调制信号,并将所述BPSK调制信号与所述第一BPSK载波信号进行鉴相,得到第一鉴相信号,所述第二乘法器用于接收所述BPSK调制信号,并将所述BPSK调制信号与所述第二BPSK载波信号进行鉴相,得到第二鉴相信号;所述第一低通滤波器用于对所述第一鉴相信号进行滤波,得到第一滤波信号,所述第二低通滤波器用于对所述第二鉴相信号进行滤波,得到第二滤波信号;所述第三乘法器用于将所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行鉴相,得到第三鉴相信号,所述环路滤波器用于对所述第三鉴相信号进行滤波,得到频率调整信号,所述压控晶振还用于根据所述频率调整信号调整所述参考信号的频率值;其中,所述第一乘法器、所述第二乘法器、所述第三乘法器、所述第一低通滤波器、所述第二低通滤波器、所述环路滤波器、所述压控晶振均为基于模拟器件实现。...

【技术特征摘要】
1.一种星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路,其特征在于,包括:第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、环路滤波器、压控晶振、分频器;所述压控晶振用于产生参考信号,所述分频器用于对所述参考信号进行分频,分别输出得到第一BPSK载波信号与第二BPSK载波信号,所述第一BPSK载波信号与所述第二BPSK载波信号的相位差为90度;所述第一乘法器用于接收所需解调的BPSK调制信号,并将所述BPSK调制信号与所述第一BPSK载波信号进行鉴相,得到第一鉴相信号,所述第二乘法器用于接收所述BPSK调制信号,并将所述BPSK调制信号与所述第二BPSK载波信号进行鉴相,得到第二鉴相信号;所述第一低通滤波器用于对所述第一鉴相信号进行滤波,得到第一滤波信号,所述第二低通滤波器用于对所述第二鉴相信号进行滤波,得到第二滤波信号;所述第三乘法器用于将所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行鉴相,得到第三鉴相信号,所述环路滤波器用于对所述第三鉴相信号进行滤波,得到频率调整信号,所述压控晶振还用于根据所述频率调整信号调整所述参考信号的频率值;其中,所述第一乘法器、所述第二乘法器、所述第三乘法器、所述第一低通滤波器、所述第二低通滤波器、所述环路滤波器、所述压控晶振均为基于模拟器件实现。2.根据权利要求1所述的星载低码率BPSK解调科斯塔斯环电路,其特征在于,还包括第一检波器、第二检波器、比较器;所述第一检波器用于对所述第一滤波信号进行幅度检波,得到第一检波信号,所述第二检波器用于对所述第二滤波信号进行幅度检波,得到第二检...

【专利技术属性】
技术研发人员:王文伟武加纯孙垒梁晖李雷
申请(专利权)人:上海航天测控通信研究所
类型:发明
国别省市:上海,31

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