CN112769432B - 无导频的中继卫星SMA下行信号10MHz频标产生方法及产生器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无导频的中继卫星SMA下行10MHz频标信号产生方法，包括如下步骤：S1，中继卫星地面站接收中继卫星Ka频段遥测信号，经过低噪声放大器输出后，送给同相正交锁相环，VCO压控振荡器输出锁定的遥测载波信号；S2，将VCO压控振荡器输出的遥测载波信号，经过小数和整数分频形成10MHz频标信号，送给中继卫星地面站SMA接收机。本发明的方法节约中继卫星转发器频率资源，不需要额外的导频信号(约占带宽20MHz)，实现简捷且消耗资源小。
Description
技术领域
本发明涉及一种中继卫星SMA下行信号10MHz频标产生方法和产生器。
背景技术
在中继卫星***(TDRSS)中，为提高其服务多目标的能力，需要增加S频段相控阵多址(SMA)设备。在中继卫星SMA信号传输中，为减小下行信号的解调损失，要求使用星地相参本振对下行信号进行解调。在现有的中继卫星SMA***中，均设置有专用导频信号，供地面SMA接收设备解调时恢复出10MHz相参信号，再生成SMA地面接收各单元所需要的不同组合频率信号。这种方法的缺点是占用额外的中继卫星转发器带宽(一般达到20MHz左右)，降低了中继卫星的应用效能。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有中继卫星SMA下行信号使用专用导频通道占用转发器带宽的问题，利用中继卫星S频段和Ka频段转发器具有全相参的特点，提出一种能够满足地面SMA接收设备解调性能需求、节约频率资源的星地相参10MHz频标的产生方法和产生器。
本发明所采用的技术方案是：一种无导频的中继卫星SMA下行10MHz频标信号产生方法，包括如下步骤：
S1，中继卫星地面站接收中继卫星Ka频段遥测信号，经过低噪声放大器输出后，送给同相正交锁相环，VCO压控振荡器输出锁定的遥测载波信号；
S1的具体方法为：
S11，将中继卫星Ka频段遥测信号与VCO压控振荡器输出信号相乘，输出信号经过Q路二阶低通滤波器后得到Q路信号yq(t)；t为时间；
S12，将中继卫星Ka频段遥测信号与VCO压控振荡器的90°移相输出信号相乘，输出信号经过I路二阶低通滤波器后得到I路信号yi(t)；
S13，将Q路信号yq(t)与I路信号yi(t)相乘，输出信号经过环路滤波器，产生VCO压控振荡器的误差控制电压信号，控制VCO压控振荡器输出遥测载波信号。
S2，将VCO压控振荡器输出的遥测载波信号，经过小数和整数分频形成10MHz频标信号，送给中继卫星地面站SMA接收机。
一种无导频的中继卫星SMA下行10MHz频标信号产生器，包括VCO压控振荡器、Q路二阶低通滤波器、I路二阶低通滤波器、环路滤波器、小数和整数分频器，VCO压控振荡器输出信号与中继卫星Ka频段遥测信号相乘，输出信号经过Q路二阶低通滤波器后得到Q路信号yq(t)；VCO压控振荡器的90°移相输出信号与中继卫星Ka频段遥测信号相乘，输出信号经过I路二阶低通滤波器后得到I路信号yi(t)；Q路信号yq(t)与I路信号yi(t)相乘，输出信号经过环路滤波器，产生VCO压控振荡器的误差控制电压信号，控制VCO压控振荡器输出遥测载波信号；
VCO压控振荡器输出的遥测载波信号，经过小数和整数分频形成10MHz频标信号，送给中继卫星地面站SMA接收机；
t为时间。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明根据中继卫星S和Ka两种频段转发器的频综具有全相参的特性，使用同相正交锁相环(Costa环)、整数和小数分频器，通过中继卫星Ka频段遥测信号在地面站恢复出星地相参10MHz频标信号，在不需要导频信号的情况下，采用该频标为中继卫星地面站S频段多址(SMA)组成单元提供星地相参10MHz频率源。新生成的星地相参10MHz频率源满足中继卫星地面设备的应用要求，偏离载波10Hz处的相位噪声约为-112.5dBc/Hz。本发明可节省中继卫星转发器带宽约20MHz，具有设计新颖、使用简单的优点。本发明的方法在中继卫星S频段相控阵多址(SMA)链路传输领域中，不需要导频信号利用中继卫星遥测信号产生星地相参10MHz频率信号，节约中继卫星转发器频率资源，不需要额外的导频信号(约占带宽20MHz)，实现简捷且消耗资源小。
附图说明
图1是无导频的中继卫星SMA下行10MHz星地相参频标信号产生原理框图；
图2是基于星地相参频标的地面站SMA设备下行连接框图。
具体实施方式
本发明利用中继卫星S频段和Ka频段转发器的频综具有全相参特性，通过中继卫星遥测信号在地面站恢复出星地相参10MHz频标信号，在不需要导频信号的情况下，采用该频标为地面站SMA各组成单元提供星地相参10MHz频率源。下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例：
一种无导频的中继卫星SMA下行10MHz星地相参频标信号产生方法，其原理框图如图1所示，具体包括如下步骤：
S1，中继卫星地面站接收中继卫星Ka频段遥测信号，经过低噪声放大器(LNA)输出后，送给同相正交锁相环(Costa环)，VCO压控振荡器输出锁定的遥测载波信号；
S11，中继卫星Ka频段遥测信号与VCO压控振荡器输出信号相乘，输出信号经过Q路二阶低通滤波器后得到Q路信号yq(t)；
S12，中继卫星Ka频段遥测信号与VCO压控振荡的90°移相输出信号相乘，输出信号经过I路二阶低通滤波器后得到I路信号yi(t)；
S13，Q路信号yq(t)与I路信号yi(t)相乘，输出信号经过环路滤波器，产生VCO压控振荡器的误差控制电压信号，控制VCO压控振荡器输出遥测载波信号。
S2，VCO压控振荡器输出的遥测载波信号，经过小数和整数分频形成10MHz星地相参频标信号，送给地面站SMA接收机各组成单元，如图2所示，包括Ka/L下变频器、30路FDM分离单元、L/中频下变频器、数字波束合成(DBF)终端和SMA数传终端。在中继卫星地面站SMA接收机中Ka/L下变频器、30路FDM分离单元、L/中频下变频器、数字波束合成终端和S频段多址数传终端使用10MHz频标信号。
对于同向正交环来说，当环路锁定时，接收解调遥测数据直接从同相支路的低通滤波器输出yi(t)中提取，不再需要进行同相正交支路的判决，克服了180°相位不确定性问题。
理论分析表明，如果在SMA链路中Ka/L下变频器不使用星地相参频标信号，而直接采用地面站时统，频率偏差约在10-6Hz量级，在工程上处于误差允许范畴内,这样地面站Ka/L下变频器亦可统一设计。
在地面站SMA下行组成单元中，返向(下行)标校终端在设计时要求具备内10MHz频率源，以及接收地面站时统提供的外10MHz基准源的能力，但不应使用星地相参的10MHz基准源。返向标校终端将30路返向幅相检测结果反馈给DBF，完成幅相不一致的补偿。
应用本发明的方法，设计了一种无导频的中继卫星SMA下行10MHz频标信号产生器，包括VCO压控振荡器、Q路二阶低通滤波器、I路二阶低通滤波器、环路滤波器、小数和整数分频器，VCO压控振荡器输出信号与中继卫星Ka频段遥测信号相乘，输出信号经过Q路二阶低通滤波器后得到Q路信号yq(t)；VCO压控振荡器的90°移相输出信号与中继卫星Ka频段遥测信号相乘，输出信号经过I路二阶低通滤波器后得到I路信号yi(t)；Q路信号yq(t)与I路信号yi(t)相乘，输出信号经过环路滤波器，产生VCO压控振荡器的误差控制电压信号，控制VCO压控振荡器输出遥测载波信号；VCO压控振荡器输出的遥测载波信号，经过小数和整数分频形成10MHz频标信号，送给中继卫星地面站SMA接收机。VCO采用HMC738(振荡频率在Ka频段)，利用中继卫星遥测信号在地面站恢复出星地相参10MHz频标信号，经测试，在偏离载波10Hz处，其相位噪声约为-112.5dBc/Hz，实测结果满足中继卫星地面设备的应用需求。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (2)
1.一种无导频的中继卫星SMA下行10MHz频标信号产生方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，中继卫星地面站接收中继卫星Ka频段遥测信号，经过低噪声放大器输出后，送给同相正交锁相环，VCO压控振荡器输出锁定的遥测载波信号；
S2，将VCO压控振荡器输出的遥测载波信号，经过小数和整数分频形成10MHz频标信号，送给中继卫星地面站SMA接收机；
S1的具体方法为：
S11，将中继卫星Ka频段遥测信号与VCO压控振荡器输出信号相乘，输出信号经过Q路二阶低通滤波器后得到Q路信号yq(t)；t为时间；
S12，将中继卫星Ka频段遥测信号与VCO压控振荡器的90°移相输出信号相乘，输出信号经过I路二阶低通滤波器后得到I路信号yi(t)；
S13，将Q路信号yq(t)与I路信号yi(t)相乘，输出信号经过环路滤波器，产生VCO压控振荡器的误差控制电压信号，控制VCO压控振荡器输出遥测载波信号。
2.一种无导频的中继卫星SMA下行10MHz频标信号产生器，其特征在于，包括VCO压控振荡器、Q路二阶低通滤波器、I路二阶低通滤波器、环路滤波器、小数和整数分频器，VCO压控振荡器输出信号与中继卫星Ka频段遥测信号相乘，输出信号经过Q路二阶低通滤波器后得到Q路信号yq(t)；VCO压控振荡器的90°移相输出信号与中继卫星Ka频段遥测信号相乘，输出信号经过I路二阶低通滤波器后得到I路信号yi(t)；Q路信号yq(t)与I路信号yi(t)相乘，输出信号经过环路滤波器，产生VCO压控振荡器的误差控制电压信号，控制VCO压控振荡器输出遥测载波信号；t为时间；
VCO压控振荡器输出的遥测载波信号，经过小数和整数分频形成10MHz频标信号，送给中继卫星地面站SMA接收机。
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