一种星载S和X频段链路可重构的测控应答机制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种星载S和X频段链路可重构的测控应答机，属于卫星测量控制

技术介绍
近年来，我国通过嫦娥系列卫星持续对进行月球探测，其中嫦娥三号卫星携带的月球车已经成功着陆在面对地球的月球表面上开展探测工作。但是截止目前，世界上还没有国家针对月球的背地面开展探测工作。我国研制的嫦娥四号卫星将携带月球车首次实现人类对月球的背地面探测，月球车与地面的通信需要月球中继卫星进行数据转发。月球中继卫星的测控应答机主要功能是将接收到地面的遥控指令转发给月球车，同时将月球车的遥测数据转发回地面。测控应答机一般使用S频段与地面进行测控通信，使用X频段与月球车进行测控通信，也可使用S频段与X频段同时与地面进行测控通信，在需要时还可将更改S频段，X频段上下行频点，实现上下行链路重构。现有S和X深空应答机，该应答机只能通过开关切换在S或X频段下工作，无法同时接收S及X频段上行信号，且工作频率固定，无法实现上下行链路重构。且现有应答机每个频段都有前向收发通道、返向收发通道两个通道集成在一起来实现链路重构。以上所提到的应答机，无法满足月球中继卫星对应答机提出的可以同时在S和X频段下工作，重量、体积和功耗最小，即用最简单的设计方案就能建立S和X频段的前向和返向链路，实现对地、对月的测控任务需求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术不足，提出一种星载S和X频段链路可重构的测控应答机，用一组接收和发射通道解决了S和X频段前向、返向链路的建立问题，使得应答机的方案设计更简单，满足月球中继卫星对应答机提出的重量、体积和功耗要求。本专利技术的技术方案为：一种星载S和X频段链路可重构的测控应答机，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上行信号(包括S遥控副载波信号、S测距信号)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；(优选70M～140MHz)X下变频电路将接收的X上行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；(优选70M～140MHz)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，两者相加得到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S基带信号进行解调，得到测距信号，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的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发本文档来自技高网...

【技术保护点】
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...

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔博，张宗攀，吉欣，秦玉峰，陈庆，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61