一种卫星天线地面站扩频升级系统技术方案

本发明专利技术公开一种卫星天线地面站扩频升级系统，包括通讯卫星、地面接收站、地面收发信号单元、地面扩频单元、空间链路误差分析单元和空间链路偏差校正单元；通讯卫星用于接收/发送信号给地面接收站；地面接收站由多个地面站组成；地面收发信号单元用于地面站收/发无线信号至通讯卫星；空间链路误差分析单元用于分析地面收发信号单元到通讯卫星之间的误差源，并将误差源发送至空间链路偏差校正单元；空间链路偏差校正单元用于接收误差源信号，根据不同误差源信号对其传输信号进行偏差校正。本发明专利技术通过空间链路误差分析单元和空间链路偏差校正单元实现对空间链路不同误差源信号对其传输信号进行偏差校正。传输信号进行偏差校正。传输信号进行偏差校正。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星天线地面站扩频升级系统


[0001]本专利技术属于卫星通讯
，具体来说，涉及一种卫星天线地面站扩频升级系统。

技术介绍

[0002]基于地面波束形成的卫星通信系统，由于卫星前向传输波束在地面形成，则每个通道数据加权后需要通过前向馈电链路由地面传输到星上，多个前向通道的数据通常通过频分复用方式合成宽带信号通过前向星地馈电链路传输到星上。卫星接收到前向馈电链路的宽带信号后，分离出多个前向通道的数据，并分别送入卫星用户段的前向发射通道，进而形成波束。
[0003]由于前向馈电链路无线信道及微波组件的影响，会导致频分复用合成的宽带信号不同频段经历不同的信道衰落，即卫星接收到的不同通道会经历不同的幅度衰减、相位变化和时延，影响用户段的前向波束形成性能。因此需要对卫星信号进行扩频/补偿，以达到地面接收终端/卫星接收端接收或者发送的信号能够尽可能的无损耗真实反应在接收装置中。
[0004]现有技术中的缺陷在于，虽然对地面链路实现了扩频/补偿，但是缺乏对空间链路的信号衰减、相位变化和时延补偿，导致接收到的信号差。

技术实现思路

[0005]针对现有技术缺乏对空间链路的信号衰减、相位变化和时延补偿，导致接收到的信号差的问题，本专利技术提供了一种卫星天线地面站扩频升级系统。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种卫星天线地面站扩频升级系统，包括通讯卫星、地面接收站、地面收发信号单元、地面扩频单元、空间链路误差分析单元和空间链路偏差校正单元；
[0008]通讯卫星用于接收/发送信号给地面接收站；地面接收站由多个地面站组成；
[0009]地面收发信号单元用于地面站收/发无线信号至通讯卫星；
[0010]地面扩频单元用于根据空间链路误差分析单元分析得到的空间链路误差，对其信号进行适当的扩频/补偿；
[0011]空间链路误差分析单元用于分析地面收发信号单元到通讯卫星之间的误差源，并将误差源发送至空间链路偏差校正单元；
[0012]空间链路偏差校正单元用于接收误差源信号，根据不同误差源信号对其传输信号进行偏差校正。
[0013]进一步地，当信号自通讯卫星发送至地面接收站时其信号传输方式，首先信号自通讯卫星发送至空间链路误差分析单元，再发送至地面收发信号单元，然后经过地面扩频单元对其信号进行适当的扩频/补偿，最后至地面接收站。
[0014]进一步地，当信号自地面接收站发送至通讯卫星时其信号传输方式，首先信号自
地面接收站发送至地面收发信号单元，再通过地面收发信号单元发送至空间链路误差分析单元，然后通过空间链路偏差校正单元对其信号进行偏差校正，最后传输至通讯卫星。
[0015]进一步地，空间链路误差分析单元包括卫星钟相位变化的测距偏移分析模块、卫星温度变化的测距偏移分析模块和同步时间的测距偏移分析模块；
[0016]卫星钟相位变化的测距偏移分析模块用于分析卫星钟相位变化引起星间测量伪距偏移或跳动；
[0017]卫星温度变化的测距偏移分析模块用于分析空间链路载荷所处的热控环境以及温度变化特性；
[0018]同步时间的测距偏移分析模块用于分析导航星间链路自主时间同步的条件与适应范围。
[0019]进一步地，空间链路偏差校正单元包括相位变化的测距偏移校正模块、温度变化的测距偏移校正模块和时间的测距偏移校正模块；
[0020]相位变化的测距偏移校正模块搭载了卫星钟调频调相与开关机引起的测距偏移模型，用于校正分频因子零相位失真的时延；
[0021]温度变化的测距偏移校正模块搭载了空间链路信号测距偏移随温度变化的模型，用于校正温度感知零相位漂移的时延；
[0022]时间的测距偏移校正模块搭载了自主时间同步下的测距偏移模型，用于校正合成频率钟差自适应分解的时延。
[0023]进一步地，卫星钟调频调相与开关机引起的测距偏移模型包括：
[0024]S1、根据基准频率f
o
确立分频因子n以及f
o
与f
n
的初始相位
[0025]S2、通过DDS生成频率f
n
，同时通过1PPS信号触发确定初始相位DDS工作频率为f
c
；
[0026]S3：将DDS生成的f
n
的数字相位值输入到预先设计的二阶数字锁相环进行跟踪锁相，锁相环工作频率为f
c
，输出相位数据位宽需大于DOWPM测距伪码相位表示位宽；
[0027]S4：在测距采样时刻t2'采样锁相环输出相位，同时将输出的采样相位乘以分频因子n，然后截取高位测距伪码相位位宽的相位值作为最终测距补偿相位p
compensate
。
[0028]进一步地，温度变化的测距偏移校正模块包括地面预处理阶段和空间实时校正阶段；
[0029]地面预处理阶段包括：S10、对ADC采样数据x
n
进行积分，积分时间长度为t，再对积分结果求算术平均，得到一次采样值V，遍历整个温度区间得到采样序列V
i
；
[0030]S20、对采样序列Vi对应的发射时延值T
i
和接收时延值R
i
通进行多项式拟合得拟合序列T
i
和R
i
；
[0031]S30、重复步骤S10和S20，即遍历温度区间及拟合测试数据j次，得到发射时延矩阵T
ij
和接收时延矩阵R
ij
；
[0032]S40、对j次拟合序列T
i
和R
i
分别累加并求算术均值，得出最终温度范围对应的发射时延序列和接收时延序列
[0033]S50、根据卫星舱内常温对应将时延偏差序列转换为伪码时延相位值存储于基带处理芯片FPGA的只读存储器中，至此地面数据预处理阶段完成；
[0034]空间实时校正阶段包括：S60、在卫星发射与接收测距时刻，对ADC采样数据xn进行积分，积分时间长度为t，再对积分结果求算术平均，得到一次采样值V，作为ROM读地址；
[0035]S70、根据ROM读地址V读出伪码时延校正量P
iT
、P
iR
补偿至初始伪码发射相位P
initial
为或接收实测时延相位P
measure
，校正完成。
[0036]进一步地，自主时间同步下的测距偏移模型包括步骤：
[0037]S101、在完成星地信号互通后，星间链路地面基准站按照卫星测控站提供的建链规划表、时隙表与卫星完成双向测量与通信，在时间同步的接收时隙内解算出伪距测量值B与多普勒频率估计值f
d
，并解调出卫星星间链路载荷下传的伪距测量值A，然后根据空间时延计算公式解算出钟差t上传至地面数据处理中心，数据处理中心根据各时刻钟差测量值拟合钟差曲线，并评估钟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星天线地面站扩频升级系统，其特征在于，包括通讯卫星(10)、地面接收站(20)、地面收发信号单元(30)、地面扩频单元(40)、空间链路误差分析单元(50)和空间链路偏差校正单元(60)；通讯卫星(10)用于接收/发送信号给地面接收站(20)；地面接收站(20)由多个地面站组成；地面收发信号单元(30)用于地面站收/发无线信号至通讯卫星(10)；地面扩频单元(40)用于根据空间链路误差分析单元(50)分析得到的空间链路误差，对其信号进行适当的扩频/补偿；空间链路误差分析单元(50)用于分析地面收发信号单元(30)到通讯卫星(10)之间的误差源，并将误差源发送至空间链路偏差校正单元(60)；空间链路偏差校正单元(60)用于接收误差源信号，根据不同误差源信号对其传输信号进行偏差校正。2.根据权利要求1所述的一种卫星天线地面站扩频升级系统，其特征在于，当信号自通讯卫星(10)发送至地面接收站(20)时其信号传输方式，首先信号自通讯卫星(10)发送至空间链路误差分析单元(50)，再发送至地面收发信号单元(30)，然后经过地面扩频单元(40)对其信号进行适当的扩频/补偿，最后至地面接收站(20)。3.根据权利要求1或2所述的一种卫星天线地面站扩频升级系统，其特征在于，当信号自地面接收站(20)发送至通讯卫星(10)时其信号传输方式，首先信号自地面接收站(20)发送至地面收发信号单元(30)，再通过地面收发信号单元(30)发送至空间链路误差分析单元(50)，然后通过空间链路偏差校正单元(60)对其信号进行偏差校正，最后传输至通讯卫星(10)。4.根据权利要求3所述的一种卫星天线地面站扩频升级系统，其特征在于，空间链路误差分析单元(50)包括卫星钟相位变化的测距偏移分析模块、卫星温度变化的测距偏移分析模块和同步时间的测距偏移分析模块；卫星钟相位变化的测距偏移分析模块用于分析卫星钟相位变化引起星间测量伪距偏移或跳动；卫星温度变化的测距偏移分析模块用于分析空间链路载荷所处的热控环境以及温度变化特性；同步时间的测距偏移分析模块用于分析导航星间链路自主时间同步的条件与适应范围。5.根据权利要求4所述的一种卫星天线地面站扩频升级系统，其特征在于，空间链路偏差校正单元(60)包括相位变化的测距偏移校正模块、温度变化的测距偏移校正模块和时间的测距偏移校正模块；相位变化的测距偏移校正模块搭载了卫星钟调频调相与开关机引起的测距偏移模型，用于校正分频因子零相位失真的时延；温度变化的测距偏移校正模块搭载了空间链路信号测距偏移随温度变化的模型，用于校正温度感知零相位漂移的时延；时间的测距偏移校正模块搭载了自主时间同步下的测距偏移模型，用于校正合成频率钟差自适应分解的时延。
6.根据权利要求5所述的一种卫星天线地面站扩频升级系统，其特征在于，卫星钟调频调相与开...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，侯昱斓，张嘉萌，舒义，
申请(专利权)人：陕西天鸿祥云卫星应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：