CN104967457B - 一种能有效减小调制度误差的遥测发射机及其调相方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能有效减小调制度误差的遥测发射机及其调相方法，该遥测发射机包括：稳幅电路、调相电路以及射频放大电路，稳幅电路的输出端与调相电路的输入端相连，调相电路的输出端与射频放大电路的输入端相连。该调相方法包括：将幅度变化较大的遥测DPSK信号处理为幅度变化较小的遥测DPSK信号；将幅度变化较小的遥测DPSK信号调相在射频载波上；将调制了遥测DPSK信号的射频信号的功率放大到适当值。本发明的能有效减小调制度误差的遥测发射机及其调相方法能使调制度误差保持在一个较小的范围内，确保地面接收系统能正常解调遥测DPSK信号。
Description
技术领域
本发明涉及航天测控通信技术领域，特别涉及一种能有效减小调制度误差的遥测发射机及其调相方法。
背景技术
在星载统一载波测控系统中，星上遥测数据的发送通常采用残余载波调制体质(PCM-PSK-PM)，即遥测数据经过PCM编码、DPSK调制后再对射频下行载波进行模拟调相，最后经过功率放大后发送至地面站接收。调相调制度是遥测发射机的一个重要指标，如果调相调制度过大或过小，就会影响地面接收解调的信噪比和误码率，进而影响数据的测量精度。
在实际应用中，遥测数据的PCM编码与DPSK调制的功能由遥测采编单元负责，而模拟调相则由应答机中的遥测发射机模块负责。遥测采编单元输出的遥测DPSK信号通过线缆连接传送至遥测发射机进行模拟调相和放大。由于遥测采编单元的输出幅度、线缆的长度和衰减量的变化范围往往较大，因此进入遥测发射机的遥测DPSK信号的幅度变化范围很难保证一致，常常导致遥测调相调制度的误差超出系统允许范围，给地面接收系统的解调带来不利影响。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种能有效减小调制度误差的遥测发射机及其调相方法，能够有效的减小调制度的误差，使其误差保持在一个较小的范围，不受输入的遥测DPSK信号幅度波动的影响，确保地面接收系统能正常解调遥测DPSK信号。
为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种能有效减小调制度误差的遥测发射机，其包括：稳幅电路、调相电路以及射频放大电路，其中：
所述稳幅电路的输出端与所述调相电路的输入端相连；所述调相电路的输出端与所述射频放大电路相连；
所述稳幅电路用于将输入的幅度变化较大的遥测DPSK信号经过处理后输出幅度变化较小的遥测DPSK信号；所述调相电路用于将稳幅电路输出的幅度变化较小的遥测DPSK信号调相在射频载波上；所述射频放大电路用于将调制了DPSK信号的射频信号的功率放大。
较佳地，所述稳幅电路包括：除法器、检波器以及积分器，其中：
所述除法器的分子端为遥测DPSK信号输入端，所述除法器的分母端与所述积分器的输出端相连，所述除法器的输出端分别与所述检波器的输入端以及所述调相电路的输入端相连；
所述检波器的输出端与所述积分器的输入端相连；
所述积分器的输入端还为控制电压输入端。
较佳地，所述遥测发射机的各部件为模拟器件，完全用模拟器件来实现，内部无数字电路，无软件设计，结构简单可靠，抗空间辐射能力强。
较佳地，所述积分器包括：运算放大器以及电容；
所述电容并联在所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的输出端之间。
较佳地，所述积分器还包括：二极管；所述二极管也并联在所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的输出端之间。若无遥测DPSK信号输入时，检波器的输出电压为零，积分器的输出电压在控制电压的作用下不断下降，直到输出电压小于控制电压，二极管导通，积分器停止积分，输出电压为一常数。因此，二极管能够在无遥测DPSK信号输入的情况下防止除法器的分母端电压过小造成电路的不稳定。
本发明还提供一种能有效减小调制度误差的调相方法，其包括以下步骤：
S61：将幅度变化较大的遥测DPSK信号处理为幅度变化较小的遥测DPSK信号；
S62：将幅度变化较小的遥测DPSK信号调相在射频载波上；
S63：将调制了遥测DPSK信号的射频信号的功率放大到适当值。
较佳地，所述步骤S61进一步包括：
S611：将幅度变化较大的遥测DPSK信号输入到除法器的分子端，然后输出给调相电路，在进入调相电路前，分出一路给检波器；
S612：检波器检测遥测幅度变化较大的DPSK信号的信号幅度，转变成与之成正比的直流电压，并送入积分器，同时控制电压也送入积分器；
S613：当检波器的输出电压和控制电压相同时，积分器输出一电压给除法器的分母端；
S614：除法器将幅度变化较小的遥测DPSK信号输出给调相电路。
较佳地，所述步骤S62进一步为：通过调相电路将幅度变化较小的遥测DPSK信号调相在射频载波上。
较佳地，所述步骤S63进一步为：通过射频放大电路将调制了遥测DPSK信号的射频信号的功率放大到适当值。
相较于现有技术，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供的能有效减小调制度误差的遥测发射机及其调相方法，通过在调相电路前加稳幅电路，使遥测DPSK信号在进入调相前保持幅度的相对恒定，从而使下行遥测调制幅度也相对恒定，调制度误差保持在一个较小的范围内，不受输入的遥测DPSK信号幅度波动的影响，确保地面接收系统能够正常解调遥测信号；
(2)本发明完全用模拟器件实现，内部无数字电路，无软件设计，结构简单可靠，抗空间辐射能力强。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
图1为本发明的能有效减小调制度误差的遥测发射机的结构示意图；
图2为本发明的积分器和检波器的电路原理图；
图3为本发明的能有效减小调制度误差的调相方法的流程图。
标号说明：1-稳幅电路，2-调相电路，3-射频放大电路；
11-除法器，12-检波器，13-积分器。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
结合图1-图2，本实施例详细描述本发明的能有效减小调制度误差的遥测发射机，如图1所示为其结构原理图，其包括：稳幅电路1、调相电路2以及射频放大电路3，其中：稳幅电路1的输出端与调相电路2的输入端相连，调相电路2的输出端与射频放大电路3的输入端相连。稳幅电路1用于将输入的幅度变化较大的遥测DPSK信号处理为幅度变化较小的遥测DPSK信号，然后将其输入到调相电路2；调相电路2用于将幅度变化较小的遥测DPSK信号调相在射频载波上；射频放大电路3用于将调制了遥测DPSK信号的射频信号的功率放大到适当值以便下行发射。
本实施例中，稳幅电路1包括除法器11、检波器12以及积分器13，除法器11的分子端为幅度变化较大的遥测DPSK信号S1(t)的输入端，除法器11的输出端分别接调相电路2和检波器12，检波器12的输出端接积分器13的输入端，控制电压Vc也接入积分器13的输入端，积分器13的输出端接除法器11的分母端。幅度变化较大的遥测DPSK信号S1(t)进入除法器11的分子端，在进入调相电路2前，分出一路给检波器12，检波器12检测其信号幅度，转变成与之成正比的直流电压VD，送入积分器13，控制电压Vc也送入积分器13，直流电压VD的极性应使积分器13的输出VA为斜升电压，控制电压Vc的极性应使积分器13的输出VA为斜降电压。当|VD|＝|VC|时，输出VA为一常数，VA进入除法器11的分母端。
若S1(t)幅度变大，则|VD|变大，|VD|＞|VC|，VA开始斜升，抵消S1(t)幅度的增加，直至|VD|＝|VC|；若S1(t)幅度变小，则|VD|变小，|VD|＜|VC|，VA开始斜降，抵消S1(t)幅度的减小，直至|VD|＝|VC|。可见，无论S1(t)的幅度是变大还是变小，除法器11的输出S2(t)均趋于稳幅。
若Vc变大，即|VC|＞|VD|，则VA开始斜降，此时S2(t)幅度增大，直至|VC|＝|VD|，同样道理，若Vc变小，S2(t)幅度减小，直至|VC|＝|VD|。可见，S2(t)的幅度取决于控制电压Vc。
如图2所示为本实施例的稳幅电路1的检波器12和积分器13的电路原理图，二极管D1、电容C1以及电阻R1构成峰值检波器，VD为负电压；积分器13包括运算放大器A1以及电容C2，同时还包括二极管D2。直流电压VD进入运算放大器A1的反相输入端，使运算放大器A1的输出电压VA为斜升电压；控制电压Vc为正电压，Vc经过电阻R2后进入运算放大器A1的反相输入端，使VA为斜降电压，当VD＝-VC时，VA为一常数，进入除法器11的分母端，除法器11的输出S2(t)＝S1(t)/VA，变化幅度变小，趋于稳幅。
若无遥测DPSK信号输入时，则VD＝0，VA在Vc的作用下不断斜降，直到VA＜VC，二极管D2导通，运算放大器A1停止积分，VA成为一常数。可见，二极管D2的作用为当无遥测DPSK信号输入的情况下防止除法器11的分母端电压过小造成电路的不稳定。
本实施例的遥测发射机，通过在调相电路2前面加稳幅电路1，使遥测DPSK信号在进入调相前保持幅度的相对恒定，使调制度误差保持在一个较小的范围内，不受输入的遥测DPSK信号的幅度波动的影响。利用本实施例的遥测发射机，当输入的遥测DPSK信号的幅度变化为10dB时，下行遥测调制度误差仅为1％，远远满足地面接收系统的解调要求；且本实施例的遥测发射机全部采用模拟器件，内部无数字电路，无软件设计，结构简单可靠，抗空间辐射能力强。
实施例2:
结合图3，本实施例详细描述本发明的能有效减小调制度误差的调相方法，其包括以下步骤：
S61：将幅度变化较大的遥测DPSK信号处理为幅度变化较小的遥测DPSK信号；
S62：将幅度变化较小的遥测DPSK信号调相在射频载波上；
S63：将调制了遥测DPSK信号的射频信号的功率放大到适当值。
其中：步骤S61进一步包括：
S611：将幅度变化较大的遥测DPSK信号输入到除法器的分子端，然后输出给调相电路，在进入调相电路前，分出一路给检波器；
S612：检波器检测遥测幅度变化较大的DPSK信号的信号幅度，转变成与之成正比的直流电压，并送入积分器，同时控制电压也送入积分器；
S613：当检波器的输出电压和控制电压相同时，积分器输出一电压给除法器的分母端；
S614：除法器将幅度变化较小的遥测DPSK信号输出给调相电路。
步骤S62进一步为：通过调相电路将幅度变化较小的遥测DPSK信号调相在射频载波上。
步骤S63进一步为：通过射频放大电路将调制了遥测DPSK信号的射频信号的功率放大到适当值以便下行发射。
此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。
Claims (7)
1.一种能有效减小调制度误差的遥测发射机，其特征在于，包括：稳幅电路、调相电路以及射频放大电路，其中：
所述稳幅电路的输出端与所述调相电路的输入端相连；所述调相电路的输出端与所述射频放大电路相连；
所述稳幅电路用于将输入的幅度变化较大的遥测DPSK信号经过处理后输出幅度变化较小的遥测DPSK信号；所述调相电路用于将稳幅电路输出的幅度变化较小的遥测DPSK信号调相在射频载波上；所述射频放大电路用于将调制了DPSK信号的射频信号的功率放大；
所述稳幅电路包括：除法器、检波器以及积分器，其中：
所述除法器的分子端为遥测DPSK信号输入端，所述除法器的分母端与所述积分器的输出端相连，所述除法器的输出端分别与所述检波器的输入端以及所述调相电路的输入端相连；
所述检波器的输出端与所述积分器的输入端相连；
所述积分器的输入端还为控制电压输入端。
2.根据权利要求1所述的遥测发射机，其特征在于，所述遥测发射机的各部件为模拟器件。
3.根据权利要求1所述的遥测发射机，其特征在于，所述积分器包括：运算放大器以及电容；
所述电容并联在所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的输出端之间。
4.根据权利要求3所述的遥测发射机，其特征在于，所述积分器还包括：二极管；
所述二极管也并联在所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的输出端之间。
5.一种能有效减小调制度误差的调相方法，其特征在于，包括以下步骤：
S61：将幅度变化较大的遥测DPSK信号处理为幅度变化较小的遥测DPSK信号；
S62：将幅度变化较小的遥测DPSK信号调相在射频载波上；
S63：将调制了遥测DPSK信号的射频信号的功率放大到适当值；
所述步骤S61进一步包括：
S611：将幅度变化较大的遥测DPSK信号输入到除法器的分子端，然后输出给调相电路，在进入调相电路前，分出一路给检波器；
S612：检波器检测遥测幅度变化较大的DPSK信号的信号幅度，转变成与之成正比的直流电压，并送入积分器，同时控制电压也送入积分器；
S613：当检波器的输出电压和控制电压相同时，积分器输出一电压给除法器的分母端；
S614：除法器将幅度变化较小的遥测DPSK信号输出给调相电路。
6.根据权利要求5所述的调相方法，其特征在于，所述步骤S62进一步为：
通过调相电路将幅度变化较小的遥测DPSK信号调相在射频载波上。
7.根据权利要求6所述的调相方法，其特征在于，所述步骤S63进一步为：
通过射频放大电路将调制了遥测DPSK信号的射频信号的功率放大到适当值。
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