CN102332934B

CN102332934B - 提高双通道跟踪接收机解调性能的方法

Info

Publication number: CN102332934B
Application number: CN201110150163.4A
Authority: CN
Inventors: 仇三山
Original assignee: CETC 10 Research Institute
Current assignee: CETC 10 Research Institute
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2031-06-03
Also published as: CN102332934A

Abstract

本发明提出一种提高双通道跟踪接收机解调性能的方法，可以提高跟踪接收机的输出信噪比，降低设计难度。本发明通过下述技术方案予以实现：首先主接收机完成和信号的捕获、锁定，锁定后将实时反映接收信号多普勒信息的本振信号(S__DCO)及自动增益控制(AGC)信号送入跟踪接收机中频信道盒，本振信号按照设计的频率关系同步在10MHz频率基准上，同步后的信号(S__DCO′)与跟踪接收机和、差输入信号混频，去除和、差信号的多普勒频率，并进行极窄带滤波，AGC信号对和、差通道信号进行幅度归一化得到信号(S_∑AGC、S_ΔAGC)，送跟踪接收机信号处理板完成角误差提取。极窄带滤波极大地提高了跟踪接收机信号处理板输入端的信噪比，有助于提高角误差解调性能。

Description

提高双通道跟踪接收机解调性能的方法

技术领域

本发明涉及一种航天航空领域，在高动态、极低信噪比条件下双通道单脉冲体制跟踪接收机实现角误差信号解调的方法。

背景技术

深空探测已经成为各航天大国21世纪航天领域的发展重点。其中，深空测控与传统航天测控相比，显示出极大的特殊性，其技术要求更为苛刻。深空测控地面站要接收几亿公里以外发来的信号，巨大的路径损失使得信号到达地球时已十分微弱，信噪比达到0dBHz～20dBHz，传统测控信噪比最低为43dBHz。接收信号多普勒动态范围也大大提高，达到±2400KHz，传统测控接收信号多普勒动态范围通常为±180KHz。在如此高的多普勒动态范围，如此低的信噪比条件下，为了获得较好的角误差解调性能，实现天线对目标自跟踪，必须对角跟踪技术进行创新，以保证深空站的正常跟踪。

现有技术跟踪接收机实现时，通常对接收的和、差通道信号直接进行采样，完成和信号捕获后，与差信号相关、滤波解调输出角误差信号。在深空测控中，如果继续沿用上述传统设计方法，将面临至少两个方面的问题：

一，由于接收信号的高动态，对信号直接采样处理，数字采样时，接收信号的信噪比极低，难以保证信号的正常采样；

二，接收信号的高动态、极低信噪比给和信号的捕获带来很大的设计难度。

发明内容

为了在高动态极低信噪比条件下获得更好的角误差解调性能，本发明提供一种能有效提高跟踪接收机输入信号信噪比，降低跟踪接收机设计难度，提高跟踪接收机解调性能的处理方法。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到：一种提高双通道跟踪接收机解调性能的方法，其特征在于包括如下步骤：首先主接收机完成和信号的捕获、锁定，锁定后将实时反映接收信号多普勒频率的本振信号S__DCO及反映接收信号电平的自动增益控制AGC信号，送入到跟踪接收机的中频信道盒内；在中频信道盒内，本振信号经带通滤波器BPF2滤波，与同步在10MHz频率基准上的中心频率为f₀的信号相混频，通过带通滤波器BPF3得到S__DCO′信号，完成本振信号与10MHz频率基准的同步；跟踪接收机和、差输入信号S_Σ、S_Δ经带通滤波器BPF1后的信号S_∑′、S_Δ′与上述S__DCO′信号相混频，去除和、差信号的多普勒频率，通过窄带滤波器BPF4进行极窄带滤波，得到信号S_ΣDCO′、S_ΔDCO′，实现和、差通道信号信噪比的提升；随后AGC控制信号对S_ΣDCO′、S_ΔDCO′信号进行幅度归一化，得到信号S_ΣAGC、S_ΔAGC，送跟踪接收机信号处理板完成角误差提取。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

本发明在主接收机完成和信号捕获、锁定后，送出反映接收信号多普勒频率的本振信号及反映接收信号电平的AGC控制信号，在跟踪接收机中频信道盒内，利用主接收机送来的本振信号与和、差输入信号混频，去除了信号多普勒频率，在保证信号正常接收的前提下，最大限度地滤除带外噪声，可以极大地提高跟踪接收机信号处理板的输入信噪比，降低跟踪接收机后端处理的难度，提高跟踪接收机在极低信噪比条件下的角误差解调输出性能。

本发明利用主接收机送来的AGC控制信号可以很方便的完成跟踪接收机和、差信号的幅度归一化处理，减小跟踪接收机设计难度，大大简化了跟踪接收机的设计。

附图说明

下面结合附图和实施例对发明进一步说明。

图1是本发明提高跟踪接收机解调性能的实现框图。

具体实施方式

参阅图1。在以下实施例中，本发明提供的在高动态、极低信噪比条件下双通道单脉冲跟踪体制的角误差解调技术，是由跟踪接收机中频信道盒、信号处理板，在主接收机的协作下联合实现的。

主接收机首先完成和信号的捕获和锁定，锁定后实时将反映接收信号多普勒频率的本振信号S__DCO及接收信号电平的自动增益控制AGC信号送入到跟踪接收机的中频信道盒内。

在中频信道盒，本振信号经带通滤波器BPF2滤波，与同步在10MHz频率基准上的中心频率为f₀的信号相混频，通过带通滤波器BPF3得到S__DCO′信号，完成本振信号与10MHz频率基准的同步。跟踪接收机和、差输入信号S_Σ、S_Δ经带通滤波器BPF1后的信号S_Σ′、S_Δ′与S__DCO′信号相混频，去除和、差信号的多普勒频率，通过窄带滤波器BPF4进行极窄带滤波，得到信号S_ΣDCO′、S_ΔDCO′，实现和、差通道信号信噪比的提升；随后AGC控制信号对S_∑DCO′、S_ΔDCO′信号进行幅度归一化控制得到信号S_∑AGC、S_ΔAGC，送跟踪接收机信号处理板完成角误差提取。

和、差输入信号S_∑、S_Δ的中心频率为f_IF，通过中心频率为f_IF，通带带宽为B的带通滤波器BPF1进行滤波，得到信号S_Σ′、S_Δ′，B的选择依据是接收信号的带宽及多普勒动态范围，在保证信号正常接收的前提下最大限度的滤除带外噪声；本振信号的中心频率为f_d，通过中心频率为f_d，通带带宽为B′的带通滤波器BPF2进行滤波，B′的选择依据是接收信号的多普勒动态范围，在保证信号正常接收的前提下最大限度的滤除带外谐波。

本振信号经带通滤波器BPF2滤波后，再与中心频率为f₀的信号相混频的信号，通过中心频率为f_d0＝f₀+f_d或f_d0＝f₀-f_d，带宽为B′的带通滤波器BPF3，滤除带外谐波，其中f_d为带通滤波器BPF2的中心频率，B′与带通滤波器BPF2的通带带宽相同。

S__DCO′信号与和、差通道S_Σ′、S_Δ′信号混频，去除和、差信号的多普勒频率，通过中心频率为f_IF′＝f_IF-f_d0，通带带宽为B1，B1＜＜B的窄带滤波器BPF4进行极窄带滤波，得到S_∑DCO′、S_ΔDCO′信号，其中B为带通滤波器BPF1的通带带宽。

AGC信号是由主接收机通过内部或外部连线送来，该控制信号对和、差通道S_∑DCO′、S_ΔDCO′信号进行幅度归一化得到S_ΣAGC、S_ΔAGC信号，和差信号的幅度归一化处理是双通道跟踪接收机必须的处理过程，使得角误差解调输出仅反应天线偏离目标的角度，而与距离目标的远近无关。

跟踪接收机信号处理板接收经中频信道盒处理后的和、差信号，完成角误差解调算法的实现，具体的解调算法需要根据相应的信号类型选择相应的通用解调算法，不是本技术发明的重点关注内容，在此不再详述。

以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些变更和改变应视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种提高双通道跟踪接收机解调性能的方法，其特征在于包括如下步骤：首先主接收机完成和信号的捕获、锁定，锁定后将实时反映接收信号多普勒频率的本振信号S__DCO及反映接收信号电平的自动增益控制AGC信号，送入到跟踪接收机的中频信道盒内；在中频信道盒内，本振信号经带通滤波器BPF2滤波，与同步在10MHz频率基准上的中心频率为f₀的信号相混频，通过带通滤波器BPF3得到S__DCO′信号，完成本振信号与10MHz频率基准的同步；跟踪接收机和、差输入信号S_∑、S_Δ经带通滤波器BPF1后的信号S_Σ′、S_Δ′与上述S__DCO′信号相混频，去除和、差信号的多普勒频率，通过窄带滤波器BPF4进行极窄带滤波，得到信号S_∑DCO′、S_ΔDCO′，实现和、差通道信号信噪比的提升；随后AGC控制信号对S_∑DCO′、S_ΔDCO′信号进行幅度归一化，得到信号S_ΣAGC、S_ΔAGC，送跟踪接收机信号处理板完成角误差提取。

2.如权利要求1所述的提高双通道跟踪接收机解调性能的方法，其特征在于，和、差输入信号的中心频率为f_IF，通过中心频率为f_IF，通带带宽为B的带通滤波器BPF1进行滤波，B的选择依据是接收信号的带宽及多普勒动态范围，在保证信号正常接收的前提下最大限度的滤除带外噪声。

3.如权利要求1所述的提高双通道跟踪接收机解调性能的方法，其特征在于，本振信号的中心频率为f_d，通过中心频率为f_d、通带带宽为B′的带通滤波器BPF2进行滤波，B′的选择依据是接收信号的多普勒动态范围，在保证信号正常接收的前提下最大限度的滤除带外谐波。

4.如权利要求1所述的提高双通道跟踪接收机解调性能的方法，其特征在于，本振信号经带通滤波器BPF2滤波，再与中心频率为f₀的信号相混频，得到的信号通过中心频率为f_d0＝f₀+f_d或f_d0＝f₀-f_d，带宽为B′的带通滤波器BPF3，滤除带外谐波，其中f_d为带通滤波器BPF2的中心频率，B′与带通滤波器BPF2的通带带宽相同。

5.如权利要求1所述的提高双通道跟踪接收机解调性能的方法，其特征在于，窄带滤波器BPF4通带带宽为B1，B1＜＜B，其中B为带通滤波器BPF1的通带带宽。

6.如权利要求1所述的提高双通道跟踪接收机解调性能的方法，其特征在于，AGC信号是由主接收机通过内部或外部连线送来，该控制信号对和差通道S_∑DCO′、S_ΔDCO′信号进行幅度归一化，得到S_ΣAGC、S_ΔAGC信号。