CN203950040U - 一种星载扩频应答机伪码的快速捕获结构 - Google Patents
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Abstract
一种星载扩频应答机伪码的快速捕获结构，低噪声放大器、一次下变频器、一次本振倍频器、温补晶体振荡器、晶振放大分路器、中频放大器、AGC检波放大器、二次混频器、二次中频放大器、二次本振倍频器、中频采样模块、时钟发生控制模块、单频干扰检测模块、载波解调模块，捕获控制模块、伪码捕获模块、门限判决模块；单频干扰检测模块又包括信号变换域转换模块、干扰检测消除模块、时域转换模块。本实用新型能够在信号捕获的前端完成对输入信号单频干扰的抑制；在伪码捕获时，使捕获门限的切换与伪码正序、逆序动态相结合，使单机可以承受更大的多普勒频移范围并拥有更快的捕获速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种星载扩频应答机伪码的快速捕获结构，属于星载测控领域。
背景技术
在航天测控领域，扩频应答机是连接卫星与地面的唯一载体，星载扩频应答机是集成接收通道、数字处理、发射通道为一体的复杂星上设备。其兼具伪码测距、载波多普勒测速、数据信息处理及传输等诸多功能，是实现星地一体化测控的载体，在星地测控中占据不可替代的作用。
随着空间测控技术的发展，对现有的星载扩频应答机在应对空间一些强干扰时伪码的快速捕获方面提出了新的要求。本实用新型在现有星载扩频应答机捕获装置中集成单频干扰检测与消除的功能模块，增加单机抵抗窄带干扰的能力。另外，本应用中将捕获门限的切换与伪码正序、逆序动态捕获结合使用，提供了更大的多普勒频移容忍度和更快的捕获速度，与传统的捕获装置相比，捕获速度可以提高2个或更高的数量级。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提供了一种星载扩频应答机伪码的快速捕获结构，解决星载扩频应答机在载波多普勒大动态下单频干扰存在时捕获概率降低的问题，在捕获过程中增加单频干扰检测滤除模块消除单频干扰带来的影响，增加捕获控制模块对本地伪码进行动态移动控制，实现了复杂环境中星载扩频应答机伪码的快速捕获。
本实用新型的技术解决方案是：
一种星载扩频应答机伪码的快速捕获结构包括：低噪声放大器、一次下变频器、一次本振倍频器、温补晶体振荡器、晶振放大分路器、中频放大器、 AGC检波放大器、二次混频器、二次中频放大器、二次本振倍频器、中频采样模块、时钟发生控制模块、单频干扰检测模块、载波解调模块，捕获控制模块、伪码捕获模块、门限判决模块；单频干扰检测模块又包括信号变换域转换模块、干扰检测消除模块、时域转换模块；
用于对输入的射频信号进行放大的低噪声放大器的输入端接收外部输入的射频信号，输出端连接用于将输入射频信号与本振进行下变频的一次下变频器；
一次下变频器有两个输入端口，其中一个输入端连接低噪声放大器，另一个输入端连接一次本振倍频器的输出端，一次下变频器的输出端连接中频放大器的输入端；
一次本振倍频器有两个输入端口，一个输入端口连接接收本振输出的本振信号，另外一个输入端口连接晶体放大分路器的输出端；用于对一次下变频后的信号进行放大和滤波的中频放大器有两个输出端，其中一个输入端连接一次下变频器的输出端，另外一个输入端连接AGC检波放大器的输出端，中频放大器的输出端连接二次混频器的输入端，中频放大器的输出电平根据AGC电压控制电桥的衰减量来控制；
二次混频器有两个输入端，其中一个输入端连接中频放大器的输出端，另一个输入端连接二次本振倍频器的输入端，二次混频器的输出端连接二次中频放大器的输入端；
二次中频放大器有两个输入端和输出端，其中一个输入端连接二次混频器的输入端，另外一个输入端连接AGC检波放大器的输出端，二次中频放大器的其中一个输出端连接AGC检波放大器的输入端，另外一个输出端连接中频采样模块用于输出下变频；
二次本振倍频器有两个输入端，其中一个输入端连接接收本振的输出端用于放大接收本振输出的本振信号，另外一个输入端连接晶体放大分路器；二次本振倍频器输出端连接二次混频器用于为二次混频器提供二次下变频本振信号；
温补晶体振荡器的输出端连接晶振放大器的输入端，晶体放大器的输出端连接晶振放大分路器的输入端，用于将不同频率输出的晶体放大分路器的两个输出端分别连接一次本振倍频器、二次本振倍频器、时钟发生控制模块的输入端；
用于进行中频信号采样的中频采样模块有两个输入端，其中一个输入端连接二次中频放大器的输出端，另外一个输入端连接时钟发生控制模块的输出端用于接收时钟采样控制信号；中频采样模块的输出端连接单频干扰检测模块的输入端；
单频干扰检测模块的输出端连接载波解调模块的输入端；用于对中频采样信号进行解调的载波解调模块的输出端连接伪码捕获模块的输入端；
伪码捕获模块有三个输入端，其中一个输入端连接载波解调模块，另一个输入端连接捕获控制模块的输出端，第三个输入端连接时钟发生控制模块的输出端用于接收时钟信号；伪码捕获模块有两个输出端，其中一个输出端连接门限判决模块的输入端，另外一个输出端连接捕获控制模块；
门限判决模块的输出端连接捕获控制模块的输入端；
捕获控制模块有两个输入端，其中一个输入端连接门限判决模块的输出端，另外一个输入端连接伪码捕获模块的输出端；
单频干扰检测模块中的变换域转换模块的输入端连接中频采样模块的输出端；变换域转换模块的输出端连接干扰检测消除模块的输入端；
干扰检测消除模块的输出端连接时域转换模块的输入端；
时域转换模块的输出端连接载波解调模块的输入端；
所述的温补晶体振荡器采用泛音晶体振荡器；晶体放大分路器采用宽带集成放大器。
所述的低噪声放大器采用低噪声管；所述的一次下变频器和二次混频器分别采用采用微波集成电路；所述的中频放大器采用混合集成电路实现；所述的接收本振、一次本振倍频器、二次本振倍频器均采用锁相倍频电路。
所述的中频采样模块采用模数转换芯片AD10200；所述的时钟发生控制模块采用可编程时钟发生器；所述的载波解调模块、捕获控制模块与伪码捕获模块采用XC2V1000；所述的门限判决模块采用数字比较器；所述的信号变换域转换模块、干扰检测消除模块、时域转换模块采用TMS320C6416芯片。
本实用新型与现有技术相比的有益效果是：
(1)本实用新型增加了星载扩频应答机在载波多普勒大动态下单频干扰存在时的捕获概率，并在捕获过程中增加了单频干扰检测模块，能够实时检测并滤除来自星载应答机外部的单频干扰，增加了捕获的准确性，可靠性更高。
(2)本实用新型增加了捕获控制模块对本地伪码进行动态移动控制，实现了，能够在复杂环境下进行星载扩频应答机伪码的快速捕获，捕获速率增加。
附图说明
图1本实用新型结构示意图；
图2本实用新型单频干扰滤除模块；
图3本实用新型伪码捕获控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行进一步的详细描述。
如图1、2所示，一种星载扩频应答机伪码的快速捕获结构包括：低噪声放大器、一次下变频器、一次本振倍频器、温补晶体振荡器、晶振放大分路器、中频放大器、AGC检波放大器、二次混频器、二次中频放大器、、二次本振倍频器、中频采样模块、时钟发生控制模块、单频干扰检测模块、载波解调模块，捕获控制模块、伪码捕获模块、门限判决模块；单频干扰检测模块又包括信号变换域转换模块、干扰检测消除模块、时域转换模块；
用于对输入的射频信号进行放大的低噪声放大器的输入端接收外部输入的 射频信号，输出端连接用于将输入射频信号与本振进行下变频的一次下变频器；
一次下变频器有两个输入端口，其中一个输入端连接低噪声放大器，另一个输入端连接一次本振倍频器的输出端，一次下变频器的输出端连接中频放大器的输入端；
一次本振倍频器有两个输入端口，一个输入端口连接接收本振输出的本振信号，另外一个输入端口连接晶体放大分路器的输出端；
用于对一次下变频后的信号进行放大和滤波的中频放大器有两个输出端，其中一个输入端连接一次下变频器的输出端，另外一个输入端连接AGC检波放大器的输出端，中频放大器的输出端连接二次混频器的输入端，中频放大器的输出电平根据AGC电压控制电桥的衰减量来控制；
二次混频器有两个输入端，其中一个输入端连接中频放大器的输出端，另一个输入端连接二次本振倍频器的输入端，二次混频器的输出端连接二次中频放大器的输入端；
二次中频放大器有两个输入端和输出端，其中一个输入端连接二次混频器的输入端，另外一个输入端连接AGC检波放大器的输出端，二次中频放大器的其中一个输出端连接AGC检波放大器的输入端，另外一个输出端连接中频采样模块用于输出下变频；
二次本振倍频器有两个输入端，其中一个输入端连接接收本振的输出端用于放大接收本振输出的本振信号，另外一个输入端连接晶体放大分路器；二次本振倍频器输出端连接二次混频器用于为二次混频器提供二次下变频本振信号；
温补晶体振荡器的输出端连接晶振放大器的输入端，晶体放大器的输出端连接晶振放大分路器的输入端，用于将不同频率输出的晶体放大分路器的两个输出端分别连接一次本振倍频器、二次本振倍频器、时钟发生控制模块的输入端；
用于进行中频信号采样的中频采样模块有两个输入端，其中一个输入端连 接二次中频放大器的输出端，另外一个输入端连接时钟发生控制模块的输出端用于接收时钟采样控制信号；中频采样模块的输出端连接单频干扰检测模块的输入端；
单频干扰检测模块的输出端连接载波解调模块的输入端；用于对中频采样信号进行解调的载波解调模块的输出端连接伪码捕获模块的输入端(载波解调模块通过乘法器使输入的中频采样信号与本地载波进行混频，实现对中频信号的解调)；
伪码捕获模块有三个输入端，其中一个输入端连接载波解调模块，另一个输入端连接捕获控制模块的输出端，第三个输入端连接时钟发生控制模块的输出端用于接收时钟信号；伪码捕获模块有两个输出端，其中一个输出端连接门限判决模块的输入端(伪码捕获模块输出捕获到的伪码峰值与捕获门限到门限判决模块)，另外一个输出端连接捕获控制模块；
门限判决模块的输出端连接捕获控制模块的输入端；
捕获控制模块有两个输入端，其中一个输入端连接门限判决模块的输出端(门限判决模块将接收到的伪码峰值与门限值，并输出判决结果到捕获控制模块)，另外一个输入端连接伪码捕获模块(捕获控制模块输出捕获使能、捕获门限控制、捕获所用当前码相位到伪码捕获模块)的输出端；
单频干扰检测模块中的变换域转换模块的输入端连接中频采样模块的输出端(变换域转换模块用于把时域中频数字信号频域变换为频域信号)；变换域转换模块的输出端连接干扰检测消除模块的输入端；
干扰检测消除模块的输出端连接时域转换模块的输入端(干扰检测模块中对峰值信号的功率与通带内信号的平均功率进行比较，以判断单频干扰是否存在。经检测后，(1)干扰存在时，干扰消除模块将对干扰存在的频带置数后输出；(2)干扰不存在时，干扰消除模块将直接输出输入的信号)；
时域转换模块的输出端连接载波解调模块的输入端(时域转换模块的将干扰消除模块的输出信号直接进行时域转换后输出)；
温补晶体振荡器采用泛音晶体振荡器；晶体放大分路器采用宽带集成放大器。
低噪声放大器采用低噪声管；所述的一次下变频器和二次混频器分别采用采用微波集成电路；中频放大器采用混合集成电路实现；所述的接收本振、一次本振倍频器、二次本振倍频器均采用锁相倍频电路。
中频采样模块采用模数转换芯片AD10200；时钟发生控制模块采用可编程时钟发生器；载波解调模块、捕获控制模块与伪码捕获模块采用XC2V1000；门限判决模块采用数字比较器；信号变换域转换模块、干扰检测消除模块、时域转换模块采用TMS320C6416芯片。
本实用新型工作原理如下：
初次捕获时，捕获模块将捕获门限系数设置为高，并设置本地伪码从’0’相位开始捕获，之后当每次捕获结束后若没有捕获成功则将在当前捕获相位上加0.5个chip相位后继续用高门限进行捕获。当在高门限下所有伪码相位均遍历完后还未捕获成功，则设置本地伪码从’N-1’(伪码相位长度为N)相位开始新一轮的捕获，每次捕获结束后若捕获未成功则在当前捕获相位上减去0.5个chip相位后继续用高门限进行捕获。逆序捕获遍历一个整伪码周期后若捕获未成功，则降捕获门限系数设置为低重复上述伪码正序、逆序捕获过程，直至捕获成功。
本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
Claims (4)
1.一种星载扩频应答机伪码的快速捕获结构，其特征在于包括：低噪声放大器、一次下变频器、一次本振倍频器、温补晶体振荡器、晶振放大分路器、中频放大器、AGC检波放大器、二次混频器、二次中频放大器、二次本振倍频器、中频采样模块、时钟发生控制模块、单频干扰检测模块、载波解调模块，捕获控制模块、伪码捕获模块、门限判决模块；单频干扰检测模块又包括信号变换域转换模块、干扰检测消除模块、时域转换模块；
用于对输入的射频信号进行放大的低噪声放大器的输入端接收外部输入的射频信号，输出端连接用于将输入射频信号与本振进行下变频的一次下变频器；
一次下变频器有两个输入端口，其中一个输入端连接低噪声放大器，另一个输入端连接一次本振倍频器的输出端，一次下变频器的输出端连接中频放大器的输入端；
一次本振倍频器有两个输入端口，一个输入端口连接接收本振输出的本振信号，另外一个输入端口连接晶体放大分路器的输出端；用于对一次下变频后的信号进行放大和滤波的中频放大器有两个输出端，其中一个输入端连接一次下变频器的输出端，另外一个输入端连接AGC检波放大器的输出端，中频放大器的输出端连接二次混频器的输入端，中频放大器的输出电平根据AGC电压控制电桥的衰减量来控制；
二次混频器有两个输入端，其中一个输入端连接中频放大器的输出端，另一个输入端连接二次本振倍频器的输入端，二次混频器的输出端连接二次中频放大器的输入端；
二次中频放大器有两个输入端和输出端，其中一个输入端连接二次混频器的输入端，另外一个输入端连接AGC检波放大器的输出端，二次中频放大器的其中一个输出端连接AGC检波放大器的输入端，另外一个输出端连接中频采样模块用于输出下变频；
二次本振倍频器有两个输入端，其中一个输入端连接接收本振的输出端用于放大接收本振输出的本振信号，另外一个输入端连接晶体放大分路器；二次本振倍频器输出端连接二次混频器用于为二次混频器提供二次下变频本振信号；
温补晶体振荡器的输出端连接晶振放大器的输入端，晶体放大器的输出端连接晶振放大分路器的输入端，用于将不同频率输出的晶体放大分路器的两个输出端分别连接一次本振倍频器、二次本振倍频器、时钟发生控制模块的输入端；
用于进行中频信号采样的中频采样模块有两个输入端，其中一个输入端连接二次中频放大器的输出端，另外一个输入端连接时钟发生控制模块的输出端用于接收时钟采样控制信号；中频采样模块的输出端连接单频干扰检测模块的输入端；
单频干扰检测模块的输出端连接载波解调模块的输入端；用于对中频采样信号进行解调的载波解调模块的输出端连接伪码捕获模块的输入端；
伪码捕获模块有三个输入端，其中一个输入端连接载波解调模块，另一个输入端连接捕获控制模块的输出端，第三个输入端连接时钟发生控制模块的输出端用于接收时钟信号；伪码捕获模块有两个输出端，其中一个输出端连接门限判决模块的输入端，另外一个输出端连接捕获控制模块；
门限判决模块的输出端连接捕获控制模块的输入端；
捕获控制模块有两个输入端，其中一个输入端连接门限判决模块的输出端，另外一个输入端连接伪码捕获模块的输出端；
单频干扰检测模块中的变换域转换模块的输入端连接中频采样模块的输出端；变换域转换模块的输出端连接干扰检测消除模块的输入端；
干扰检测消除模块的输出端连接时域转换模块的输入端；
时域转换模块的输出端连接载波解调模块的输入端。
2.根据权利要求1所示的一种星载扩频应答机伪码的快速捕获结构， 其特征在于：所述的温补晶体振荡器采用泛音晶体振荡器；晶体放大分路器采用宽带集成放大器。
3.根据权利要求1所示的一种星载扩频应答机伪码的快速捕获结构，其特征在于：所述的低噪声放大器采用低噪声管；所述的一次下变频器和二次混频器分别采用采用微波集成电路；所述的中频放大器采用混合集成电路实现；所述的接收本振、一次本振倍频器、二次本振倍频器均采用锁相倍频电路。
4.根据权利要求1所示的一种星载扩频应答机伪码的快速捕获结构，其特征在于：所述的中频采样模块采用模数转换芯片AD10200；所述的时钟发生控制模块采用可编程时钟发生器；所述的载波解调模块、捕获控制模块与伪码捕获模块采用XC2V1000；所述的门限判决模块采用数字比较器；所述的信号变换域转换模块、干扰检测消除模块、时域转换模块采用TMS320C6416芯片。
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Cited By (1)
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| CN104601187A (zh) * | 2015-02-04 | 2015-05-06 | 上海航天测控通信研究所 | 一种星载自动切换增益的锁相接收机 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104601187A (zh) * | 2015-02-04 | 2015-05-06 | 上海航天测控通信研究所 | 一种星载自动切换增益的锁相接收机 |
| CN104601187B (zh) * | 2015-02-04 | 2017-07-04 | 上海航天测控通信研究所 | 一种星载自动切换增益的锁相接收机 |
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