衛(wèi)星擴頻測控基帶系統(tǒng)設計
2022年電子技術應用第9期
鮑大志，邢斯瑞，孫 偉，韓旭天
長光衛(wèi)星技術股份有限公司，吉林 長春130102
摘要： 衛(wèi)星測控分系統(tǒng)負責遙測、遙控信號在衛(wèi)星與地面站之間的傳輸。擴頻測控體制由于抗干擾性強、保密性好、易于實現多星測控等優(yōu)勢，已經逐漸成為主流測控方式。在測控頻段上，X頻段由于頻率資源豐富且對商業(yè)測控開放，已經成為商業(yè)航天使用的主要測控頻段。根據低軌衛(wèi)星測控分系統(tǒng)需求，設計了一套X頻段擴頻測控應答機基帶系統(tǒng)，能夠實現X頻段擴頻測控信號的發(fā)射和接收。通過優(yōu)化設計二維捕獲、跟蹤環(huán)路等模塊，系統(tǒng)可以滿足低軌衛(wèi)星高動態(tài)多普勒下的性能需求。
中圖分類號： TN927；V55
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212459
中文引用格式： 鮑大志，邢斯瑞，孫偉，等. 衛(wèi)星擴頻測控基帶系統(tǒng)設計[J].電子技術應用，2022，48(9)：81-85.
英文引用格式： Bao Dazhi，Xing Sirui，Sun Wei，et al. Design of baseband system of satellite spread spectrum TT&C[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(9)：81-85.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212459
中文引用格式： 鮑大志，邢斯瑞，孫偉，等. 衛(wèi)星擴頻測控基帶系統(tǒng)設計[J].電子技術應用，2022，48(9)：81-85.
英文引用格式： Bao Dazhi，Xing Sirui，Sun Wei，et al. Design of baseband system of satellite spread spectrum TT&C[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(9)：81-85.
Design of baseband system of satellite spread spectrum TT&C
Bao Dazhi，Xing Sirui，Sun Wei，Han Xutian
Chang Guang Satellite Technology Co.，Ltd.，Changchun 130102，China
Abstract： The satellite tracking telemetry and command(TT&C) subsystem is responsible for transmitting telemetry and receiving remote control signals between the satellite and the ground station. Spread Spectrum TT&C system has gradually become the mainstream TT&C mode because of its strong anti-interference, good confidentiality and easy to realize multi Satellite TT&C. In the TT&C frequency band, X frequency band has become the main TT&C frequency band used in commercial spaceflight due to its rich frequency resources and openness to commercial TT&C. According to the requirements of low orbit satellite TT&C subsystem, a baseband system of X band spread spectrum TT&C transponder is designed, which can transmit and receive X band spread spectrum TT&C signal. By optimizing the design of 2D acquisition and tracking modules, the system can meet the performance requirements of low orbit satellites under high dynamic Doppler.
Key words : satellite TT&C；baseband；acquisition and tracking；Doppler
0 引言
測控應答機是衛(wèi)星與地面之間的遙控指令與狀態(tài)遙測信息的聯絡單機，主要負責遙測、遙控信號在衛(wèi)星與地面站之間的傳輸。早期測控應答機多為統(tǒng)一S波段(USB)測控應答機，由于S頻段不對商業(yè)測控開放，且USB測控在設備適應性、抗干擾性、可靠性等指標上難以保證，目前商業(yè)航天中，X頻段擴頻測控正成為主流測控方式，并且頻率上有向更高頻段發(fā)展的趨勢，以滿足對測控自主性、抗干擾性、保密性等方面的需求[1-3]。
由于衛(wèi)星高速運動，衛(wèi)星測控信號具有高動態(tài)的多普勒效應。同時由于相對于傳統(tǒng)的S測控頻段，X頻段頻率更高，多普勒效應更加明顯。因此，實現高動態(tài)信號的捕獲跟蹤是擴頻測控信號處理的關鍵。此外，由于擴頻測控體制采用非相干擴頻，使得捕獲跟蹤的難度進一步增加，且解擴后信號需要獨立位同步算法實現數據恢復。
本文按照低軌衛(wèi)星擴頻測控應答機需求，構建了一套擴頻基帶解調和調制系統(tǒng)。其中解調器主要組成部分包括二維捕獲、載波跟蹤、碼環(huán)跟蹤、位同步等模塊。本文給出了擴頻測控應答機系統(tǒng)架構和基帶系統(tǒng)關鍵模塊的算法結構，并給出了仿真測試結果。
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作者信息：
鮑大志，邢斯瑞，孫 偉，韓旭天
(長光衛(wèi)星技術股份有限公司，吉林 長春130102)
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