CN102142854A - 卫星通信手持机中的校频方法 - Google Patents
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Abstract
卫星通信手持机中的频率校正方法，所述手持机收发共用一个射频晶振频率源，手持机的通信对象是固定站，手持站的频偏校正范围是delt_f1，固定站的频偏校正范围是delt_f2，收发两端的频率校正范围不同，且手持机的频偏校正范围＞固定站频偏校正范围，卫星通信手持机的每种型号的晶振出厂时都有一个频率随温度变化曲线图，根据这个曲线图制定频率偏移量与温度变化的映射表，并以数据和软件的形式存储在手持机上。本发明可以缩短卫星手持机信号捕获时间，提高卫星手持机及中央站信号捕获质量，可以提升卫星手持机和中央站组成的通信系统的通信成功率，同时可以减小手持机体积、降低手持机成本。
Description
一、技术领域
本发明属于卫星通信技术，尤其是卫星通信手持机中的一种频率校正技术方案。
二、背景技术
目前在大型卫星通信设备在通信过程中通常采用高稳定度的晶振作为参考频率源，以此保障通信的可靠度，大型卫星通信设备由于对设备的体积和功耗限制较小，因此可采用体积较大、具有温度补偿的恒温晶振，来解决不同温度环境下的频率漂移问题。但是随着卫星通信小型化应用需求的提升，需要设计一种卫星通信手持机，要求手持机能适应在恶劣温度环境中(-20℃～+50℃)工作，针对手持机小体积、低功耗设计要求，我们不能采用通常的大体积、高功耗的恒温晶振作为其参考频率源，然而现有的小型封装的温补晶振其频率随温度变化而产生频偏范围较大，难以满足通信的需求，也会导致手持机在发信时其发信频率的频偏移可能超过对方收信设备的频偏纠正范围，使对方设备收信单元不能正常接收信号，从而难以达到通信目的。
本发明中的卫星手持机采用一种半双工的通信方式，收发共用一个射频晶振频率源，手持机的通信对象是固定站，手持站的频偏校正范围是delt_f1，固定站的频偏校正范围是delt_f2(delt_f2＜delt_f1)，即收发两端的频率校正范围不同，且手持机的频偏校正范围＞固定站频偏校正范围，若手持机的频率偏移超出固定站校正范围(＞delt_f2且＜delt_f1，或＞delta_f1时)，固定站就不能收到手持机发送的信号，两者之间将不能实现通信。为解决这一难题，实现在软件频偏估计能力的基础上，进一扩大系统的校频范围，达到更好的通信性能，本申请提出了一种新的技术方案。
三、发明内容
本发明目的是：本发明是为解决小型卫星通信手持机在恶劣温度环境下的频率偏移问题。本发明实际是一种新的校频设计方案，是根据手持机内晶振频率随温度变化的特性曲线调整晶振频率，并结合手持机收信单元频偏估计算法，校正本机发信单元射频频率偏移的一种设计方法，从而解决晶振频率偏移引起的通信性能下降的问题。
本发明技术解决方案：卫星通信手持机中的频率校正方法，所述手持机收发共用一个射频晶振频率源，手持机的通信对象是固定站，手持站的频偏校正范围是delt_f1，固定站的频偏校正范围是delt_f2(delt_f2＜delt_f1)，即收发两端的频率校正范围不同，且手持机的频偏校正范围＞固定站频偏校正范围，卫星通信手持机的每种型号的晶振出厂时都有一个频率随温度变化曲线图，根据这个曲线图制定频率偏移量与温度变化的映射表，并以软件的形式存储在手持机上。
1、在手持机中增加温度采集设计，定时采集当前机内温度，并存储以备查找频率偏移量与温度变化的映射表。
2、如果手持机的频偏在其本身的最大频偏估计范围之内(也就是手持机开机就能检测到信号，此时手持机频偏＜delta_f1)，手持机在发射时通过软件算法将发射频谱朝频偏相反方向搬移相等的偏移量，即可纠正频偏，实现通信。
3、如果手持机的频偏超出其本身的最大频偏估计范围(也就是手持机开机检测不到信号，此时手持机频偏＞delta_f1)，此时手持机根据采集到的当前机内温度，查找晶振频偏与温度变化的映射表，根据查映射表的表值通过调整压控晶振的偏置电压，使射频频率朝相反方向等量偏移，再继续检测手持机能否收到信号。
4、如果经过第3的调整，手持机的频偏仍然超出其本身的最大频偏估计范围，则调整射频频率合成器(DDS)的输出频率，使其偏移一个DDS步进频率(向上、向下各调一次)，再继续检测手持机能否收到信号。
5、如果第4的过程，手持机的频偏仍然超出其本身的最大频偏估计范围，再调整射频频率合成器(DDS)的输出频率，使其恢复到原来的频率(初始的频率)，然后执行第3。
发明的有益效果：本发明可以缩短卫星手持机信号捕获时间，提高卫星手持机及中央站信号捕获质量，可以提升卫星手持机和中央站组成的通信系统的通信成功率，同时可以减小手持机体积、降低手持机成本，使手持机不必采用大体积、高功耗、高价格的恒温晶振，从而延长电池使用时间，并且使手持机在恶劣的温度环境中具备优良的性能，使系统好用、耐用，并可节省装备费用等。
四、附图说明
图1是本发明实现的原理框图
图2是本发明程序处理流程图
五、具体实施方式
本发明得实施方案如图1所示，本发明中手持机是半双工信道，收、发信道共用同一个晶振和DDS(频率合成器)。MAX5161是数字电位器，解调器根据收频偏估计晶振频率偏移量，数字上变频时将输出中频搬移相应频偏量。
本发明中采用DS60温度传感器，配合A/D采样芯片和CPU，来采集当前机内温度；采用一个可通过偏置电压调整输出频率的压控晶振频率源，通过一个数字电位器提供精确的偏置电压，数字电位器的输出电压由CPU控制；晶振频率源的频率温度变化映射表存在CPU的存储器中，CPU可根据实时采集的温度值，通过查找映射表微调晶振频偏；
晶振是射频频率合成器DDS的频率源，当晶振频率微调时，DDS的输出频率也相应地调整一定的频偏(DDS的输出频偏是晶振频偏的固定倍数)，因此晶振的频率微调可缩小手持机的频偏范围；
手持机的DDS输出频率值由CPU设置的参数决定，其输出频率允许有一定的频偏值(由晶振源频偏引起的)，若当前频偏小于允许的最大的频偏值，则手持机的收信单元通过软件可以准确的估算出该频偏值，并通知发信单元当前的准确频偏；
手持机的发信单元是通过数字上变频技术，直接将零频基带信号变为中频数字信号(再经过D/A后变为模拟信号)，中频信号与DDS输出频率混频形成最终的RF射频信号。因此，DDS的频偏将会影响最终的RF射频信号，但可根据收信单元提供的准确频偏，将数字中频信号的频谱预先朝相反方向搬移相应的频偏量，然后再和DDS的输出频率混频，正好可以抵消由DDS频偏引起的RF射频频偏，使最终的RF射频信号频率准确；
手持机的DDS输出频率可以步进调整，调整步长固定，若手持机当前频偏超过允许的最大的频偏值时，且经过晶振微调后仍超过允许的最大的频偏值时，可以通过CPU控制来调整DDS输出频率，使其比原来的频率向下或向上偏移一个步进值，然后收信单元再次进行接收信号扫描和频偏估计，这样可以扩大手持机的频偏纠正范围，使手持机能够更好的实现通信。
卫星通信手持机中的频率校正方法，所述手持机收发共用一个射频晶振频率源，手持机的通信对象是固定站，手持站的频偏校正范围是delt_f1，固定站的频偏校正范围是delt_f2(delt_f2＜delt_f1)，即收发两端的频率校正范围不同，且手持机的频偏校正范围＞固定站频偏校正范围，卫星通信手持机的每种型号的晶振出厂时都有一个频率随温度变化曲线图，根据这个曲线图制定频率偏移量与温度变化的映射表，并以软件的形式存储在手持机上。
6、在手持机中增加温度采集设计，定时采集当前机内温度，并存储以备查找频率偏移量与温度变化的映射表。
7、如果手持机的频偏在其本身的最大频偏估计范围之内(也就是手持机开机就能检测到信号，此时手持机频偏＜delta_f1)，手持机在发射时通过软件算法将发射频谱朝频偏相反方向搬移相等的偏移量，即可纠正频偏，实现通信。
8、如果手持机的频偏超出其本身的最大频偏估计范围(也就是手持机开机检测不到信号，此时手持机频偏＞delta_f1)，此时手持机根据采集到的当前机内温度，查找晶振频偏与温度变化的映射表，根据查映射表的表值通过调整压控晶振的偏置电压，使射频频率朝相反方向等量偏移，再继续检测手持机能否收到信号。
9、如果经过的调整，手持机的频偏仍然超出其本身的最大频偏估计范围，则调整射频频率合成器(DDS)的输出频率，使其偏移一个DDS步进频率(向上、向下各调一次)，再继续检测手持机能否收到信号。
10、如果以上的过程，手持机的频偏仍然超出其本身的最大频偏估计范围，再调整射频频率合成器(DDS)的输出频率，使其恢复到原来的频率(第初始的频率)，然后执行第3。
Claims (2)
1.卫星通信手持机中的频率校正方法，所述手持机收发共用一个射频晶振频率源，手持机的通信对象是固定站，其特征是手持站的频偏校正范围是delt_f1，固定站的频偏校正范围是delt_f2，收发两端的频率校正范围不同，且手持机的频偏校正范围＞固定站频偏校正范围，卫星通信手持机的每种型号的晶振出厂时都有一个频率随温度变化曲线图，根据这个曲线图制定频率偏移量与温度变化的映射表，并以数据和软件的形式存储在手持机上。
2.根据权利要求1所述的卫星通信手持机中的频率校正方法，其特征是1)在手持机中增加温度采集单元，定时采集当前机内温度，并存储以备查找频率偏移量与温度变化的映射表；
2)如果手持机的频偏在其本身的最大频偏估计范围之内，也就是手持机开机就能检测到信号，此时手持机频偏＜delta_f1，手持机在发射时将发射频谱朝频偏相反方向搬移相等的偏移量，即纠正频偏，实现通信；
3)如果手持机的频偏超出其本身的最大频偏估计范围，也就是手持机开机检测不到信号，此时手持机频偏＞delta_f1，此时手持机根据采集到的当前机内温度，查找晶振频偏与温度变化的映射表，根据查映射表的表值通过调整压控晶振的偏置电压，使射频频率朝相反方向等量偏移，再继续检测手持机能否收到信号；
4)如果经过第3)步的调整，手持机的频偏仍然超出其本身的最大频偏估计范围，则调整射频频率合成器DDS的输出频率，使其偏移一个DDS步进频率，即向上、向下各调一次，再继续检测手持机能否收到信号；
5)如果第4)的过程进行后，手持机的频偏仍然超出其本身的最大频偏估计范围，再调整射频频率合成器DDS的输出频率，使其恢复到原来的频率、即初始的频率)，然后执行第3)步。
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