CN110082793B - 基于双通道接收机的信号跟踪解调系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双通道接收机的信号跟踪解调系统和方法,该系统包括大频偏载波跟踪单元和解调单元;该方法通过大频偏载波跟踪单元实现对和路的大频偏信号的快速捕获跟踪;通过解调单元实现对差路信号的精确解调。本发明通过接收机的双通道设置,避免了和路信号与差路信号的0/π调制,实现了和路信号与差路信号的分开处理,简化整个跟踪锁定过程;同时,实现了对卫星天线接收信号的快速跟踪以及对误差角的精确解调。
Description
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域,特别涉及一种基于双通道接收机系统的信号快速跟踪解调方法。
背景技术
在当今信息社会中,卫星通信作为一种重要的通信方式在各个方面都有着重要的应用。在通信系统中为了能达到最佳通信效果,需要天线在通信过程中始终对准卫星,所以卫星跟踪接收机系统的跟踪速度、准确度对通信质量有着重要的影响。
在卫星跟踪接收机系统中,最常见的就是基于数字锁相环的单通道接收机系统,该接收机系统主要是基于科斯塔斯锁相环,由于信号在传播过程中会出现多普勒频偏,锁相环可以对有频偏的卫星信号进行锁定。单通道接收机接收到的信号一般都采用的是0/π调制,即将和路信号与差路信号进行0/π调制成一路信号。其中,和路信号的主要作用是进行载波跟踪和增益控制;差路信号主要作用是解调出方位误差角和俯仰误差角,并将该角度信息输送给伺服系统使天线转动,实现对卫星的准确跟踪。
但是基于锁相环的单通道接收机对于大频偏的卫星信号不能实现快速的跟踪锁定,同时存在误差角解调精度低的问题,且整个跟踪锁定过程复杂。
发明内容
针对现有科斯塔斯锁相环在卫星信号存在大频偏时跟踪慢和误差角解调精度低的问题,本发明提出一种基于双通道接收机的信号跟踪解调系统和方法,通过接收机的双通道设置,避免了和路信号与差路信号的0/π调制,实现了和路信号与差路信号的分开处理,简化整个跟踪锁定过程;同时,实现了对卫星天线接收信号的快速跟踪以及对误差角的精确解调。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以解决。
(一)基于双通道接收机的信号跟踪解调系统,包括:大频偏载波跟踪单元和解调单元;经过A/D采样后的和路信号源与差路信号源分别进入双通道接收机;和路信号源通过双通道接收机中的和通道进入大频偏载波跟踪单元,以使大频偏载波被捕获跟踪;差路信号源通过双通道接收机中的差通道进入解调单元,以使误差角被解调进而得到天线的方位误差角和俯仰误差角。
所述大频偏载波跟踪单元包含和路峰值检测模块、和路增益控制模块、和路数字下变频模块、抽取模块、快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)牵引模块、和路积分累加模块、鉴相器、环路滤波器、加法器模块、本地数控振荡器(NCO)。
所述解调单元包含差路峰值检测模块、差路增益控制模块、差路数字下变频模块、差路积分累加模块和归一化处理模块。
所述本地数控振荡器用于产生具有相位差的两路本振信号或者用于将接收到的频率控制字转变成具有相位差的两路本振信号,并将具有相位差的两路本振信号分别输出至和路数字下变频模块和差路数字下变频模块。
和路信号源通过和通道进入和路峰值检测模块,所述和路峰值检测模块用于获得和路信号源的能量值,并将和路信号源的能量值输出至和路增益控制模块。
所述和路增益控制模块用于调整和路信号源的能量值范围,并将调整后的和路信号输出至和路峰值检测模块。
所述和路峰值检测模块用于检验调整后的和路信号能量值是否在接收机处理范围内,并将检验合格的和路信号输出至和路数字下变频模块。
所述和路数字下变频模块用于去除检验合格的和路信号中的高载频信号,并输出I、Q和路信号。
所述I、Q和路信号分成两路,一路依次通过和路积分累加模块、鉴相器、环路滤波器后输出至加法器模块;另一路依次通过抽取模块、FFT牵引模块后输出至加法器模块;接收机的固定频率控制字输入加法器模块。
所述加法器模块用于对接收到的信号进行加法运算,并将运算结果输出至本地数控振荡器。
差路信号源通过差通道进入差路峰值检测模块,所述差路峰值检测模块用于获得差路信号源的能量值,并将差路信号源的能量值输出至差路增益控制模块。
所述差路增益控制模块用于调整差路信号源的能量值范围,并将调整后的差路信号输出至差路峰值检测模块。
所述差路峰值检测模块用于检验调整后的差路信号能量值是否在接收机处理范围内,并将检验合格的差路信号输出至差路数字下变频模块。
所述差路数字下变频模块用于将接收到的所述两路本振信号和检验合格的去除差路信号中的高载频信号进行下变频处理,并输出I、Q差路信号给所述差路积分累加模块。
所述差路积分累加模块用于对I、Q差路信号进行平滑滤波,并将滤波后的I、Q差路信号输出至归一化处理模块。
所述归一化处理模块用于对滤波后的I、Q差路信号进行归一化处理,得到归一化后的I、Q差路信号,即为天线的方位误差角和俯仰误差角。
进一步地,所述本地数控振荡器的信号输出口与差路数字下变频模块的信号输入口之间设置有移相器;所述移相器用于将本地数控振荡器输入的两路本振信号进行相位调整,并将相位调整后的本振信号输出至差路数字下变频模块。
进一步地,所述抽取模块用于对所述I、Q差路信号进行抽取处理,以降低信号流的速率,同时,可增大FFT牵引模块的分辨率,并将低速I、Q和路信号输出至FFT牵引模块;所述FFT牵引模块用于对抽取模块输出的低速I、Q和路信号进行复数FFT处理,找出最大值位置对应的频率,并计算出对应的频率控制字,将该频率控制字输出至加法器模块。
进一步地,所述和路积分累加模块用于对所述I、Q和路信号进行平滑滤波处理,并将滤波后的I、Q和路信号输出至鉴相器;所述鉴相器用于鉴别滤波后的I、Q和路信号的相位差,并将鉴别出的信号输出至环路滤波器;环路滤波器用于对鉴别后的信号进行环路滤波,以抑制系统的噪声,调节环路参数,并将环路滤波后的信号输出至加法器模块。
更进一步地,所述鉴相器为反正切鉴相器,所述环路滤波器为二阶环路滤波器。
(二)基于双通道接收机的信号跟踪解调方法,包括以下步骤:
步骤1,经过A/D采样后的和路信号源与差路信号源分别进入双通道接收机,对和路信号源的大频偏信号依次进行峰值检测、增益控制,得到和路信号,对和路信号进行快速捕获跟踪,得到跟踪频率,将跟踪频率转换成对应的两路本振信号。
步骤2,对差路信号源依次进行峰值检测、增益控制,得到差路信号,对差路信号和与跟踪频率对应的两路本振信号进行误差角的解调处理,得到天线的方位误差角和俯仰误差角。
进一步地,所述快速捕获跟踪具体为:
对和路信号和本地数控振荡器输出的两路原始本振信号进行数字下变频处理,得到I、Q和路信号,将I、Q和路信号分成两路,其中,先将一路I、Q和路信号依次进行抽取处理、FFT处理,得到跟踪频率控制字;然后将另一路I、Q和路信号依次进行积分累加、鉴相、环路滤波处理,得到环路滤波后的信号。
对跟踪频率控制字、环路滤波后的信号和接收机的中频固定频率控制字进行加和,并将加和结果转变成具有相位差的两路本振信号;将具有相位差的两路本振信号与和路信号重复进行快速捕获跟踪,直到I、Q和路信号中的I路和Q路分别为直流信号,即为捕获成功,得到跟踪频率。
更进一步地,所述抽取处理为:在每N个信号中抽取一个信号数据作为一个输出信号,其中,N的取值为12或24。
更进一步地,所述FFT处理具体为:
首先,对经过抽取处理后的低速I、Q和路信号进行FFT牵引,得到牵引频率;其次,计算I、Q和路信号与两路本振信号之间的频差和FFT运算的分辨率;最后,当频差大于等于分辨率的n倍时,重复进行FFT牵引;当频差小于分辨率的n倍时,停止FFT牵引,并将最后一次FFT牵引获得的频率作为跟踪频率,将其转换成跟频率控制字输出至加法器模块。
更进一步地,倍数n的取值范围为2≤n≤4。
更进一步地,所述FFT牵引为:
将经过抽取处理后的低速I、Q和路信号中的I路信号作为实部输入,Q路信号作为虚部输入,并将实部输入和虚部输入存入RAM中,RAM中存储M点的数据后,将RAM中的M点数据读出进行M点的FFT运算,得到实部输出和虚部输出,对实部输出与虚部输出分别进行平方运算后,再相加,找出最大值位置对应的频率,即为牵引频率。
进一步地,M表示码采样点数。
进一步地,所述解调处理具体为:
将与跟踪频率对应的两路本振信号进行移相处理,使移相后的两路本振信号的相位为0;对差路信号和移相后的两路本振信号进行数字下变频处理,得到I、Q差路信号,对I、Q差路信号依次进行平滑滤波、归一化处理,得到天线的方位误差角和俯仰误差角。
进一步地,所述归一化处理为:计算滤波后的I、Q差路信号中的两路信号幅度的模值;再分别将滤波后的I、Q差路信号中的两路信号除以该模值,得到归一化后的I、Q差路信号;其中,I路信号为天线的方位误差角,Q路信号值为天线的俯仰误差角。
更进一步地,所述计算滤波后的I、Q差路信号中的两路信号幅度的模值具体为:设定滤波后的I、Q差路信号中的两路信号幅度分别为MI和MQ,则其模值为
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明通过双通道接收机接收卫星信号,与现有的单通道接收机相比,避免了信号源的先调制为一路再分离为两路的过程,在实现上更加简单,双通道接收机直接接收和路信号源与差路信号源,并分别对两路信号源进行跟踪和解调;在硬件资源使用量上,双通道接收机更节约内存,乘法器,加法器等资源。
(2)本发明加入了基于FFT牵引的快速捕获模块,通过基于FFT牵引的FFT处理,实现了对于大频偏的和路信号的快速频偏捕获,进而提高了差路信号的解调速率和解调精度。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明的一种基于双通道接收机的信号跟踪解调系统的示意图。
图2是图1中的数字下变频模块处理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明的实施例及效果作进一步详细描述。
实施例1
参照图1,一种基于双通道接收机的信号跟踪解调系统,包括:大频偏载波跟踪单元和解调单元。
经过A/D采样后的和路信号源与差路信号源分别进入双通道接收机;和路信号源通过双通道接收机中的和通道进入大频偏载波跟踪单元,以使大频偏载波被捕获跟踪;差路信号源通过双通道接收机中的差通道进入解调单元,以使误差角被解调进而得到天线的方位误差角和俯仰误差角;本地数控振荡器用于将接收到的信号转变成具有相位差的两路本振信号,并将两路本振信号分别输出至和路数字下变频模块和差路数字下变频模块。
大频偏载波跟踪单元包含和路峰值检测模块、和路增益控制模块、和路数字下变频模块、抽取模块、快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)牵引模块、和路积分累加模块、鉴相器、环路滤波器、加法器模块、本地数控振荡器。
和路信号源通过和通道进入峰值检测模块,和路峰值检测模块用于获得和路信号源的能量值,并将和路信号源的能量值输出至和路增益控制模块;和路增益控制模块用于调整和路信号源的能量值范围,并将调整后的和路信号输出至和路峰值检测模块;和路峰值检测模块用于检验调整后的和路信号能量值是否在接收机处理范围内,并将检验合格的和路信号输出至和路数字下变频模块;和路数字下变频模块用于去除检验合格的和路信号中的高载频信号,并输出I、Q和路信号。
I、Q和路信号分成两路,一路依次通过和路积分累加模块、鉴相器、环路滤波器后输出至加法器模块;另一路依次通过抽取模块、FFT牵引模块后输出至加法器模块;接收机的固定频率对应的控制字输入加法器模块。加法器模块用于对接收到的信号进行加法运算,并将运算结果输出至本地数控振荡器;本地数控振荡器用于将接收到的频率控制字转变成具有相位差的两路本振信号,并将两路本振信号分别输出至和路数字下变频模块和差路数字下变频模块。
抽取模块用于对I、Q差路信号进行抽取处理,以降低信号流的速率,同时,可增大FFT牵引模块的分辨率,并将低速I、Q和路信号输出至FFT牵引模块;FFT牵引模块用于对抽取模块输出的低速I、Q和路信号进行复数FFT处理,找出频率最大值,并计算出对应的频率控制字,将该频率控制字输出至加法器模块。和路积分累加模块用于对I、Q和路信号进行平滑滤波处理,并将滤波后的I、Q和路信号输出至鉴相器,本实施例为反正切鉴相器;鉴相器用于鉴别滤波后的I、Q和路信号的相位差,并计算两路信号的反正切值,获得相位差对应的角度值,将该角度值输出至环路滤波器,本实施例的环路滤波器为二阶环路滤波器,环路滤波系数是根据整个系统的具体参数求得。环路滤波器的输出送入加法器模块。环路滤波器用于对角度值信号进行低通滤波,以抑制系统的噪声,调节环路参数,并将低通滤波后的信号输出至加法器模块。
解调单元包含差路峰值检测模块、差路增益控制模块、差路数字下变频模块、差路积分累加模块和归一化处理模块。
差路信号源通过差通道进入差路峰值检测模块,差路峰值检测模块用于获得差路信号源的能量值,并将差路信号源的能量值输出至差路增益控制模块;差路增益控制模块用于调整差路信号源的能量值范围,并将调整后的差路信号输出至差路峰值检测模块;差路峰值检测模块用于检验调整后的差路信号能量值是否在接收机处理范围内,并将检验合格的差路信号输出至差路数字下变频模块;差路数字下变频模块用于将接收到的两路本振信号和检验合格的去除差路信号中的高载频信号进行下变频处理,并输出I、Q差路信号给差路积分累加模块。
差路积分累加模块用于对I、Q差路信号进行平滑滤波,并将滤波后的I、Q差路信号输出至归一化处理模块;归一化处理模块用于对滤波后的I、Q差路信号进行归一化处理,得到归一化后的I、Q差路信号,即为天线的方位误差角和俯仰误差角。
本地数控振荡器的信号输出口与差路数字下变频模块的信号输入口之间设置有移相器;移相器用于将本地数控振荡器输入的两路本振信号进行相位调整,使本振信号相位为0,并将相位调整后的本振信号输出至差路数字下变频模块。
实施例2
参照图1,一种基于双通道接收机的信号跟踪解调方法的实现步骤如下:
步骤1,经过A/D采样后的和路信号源与差路信号源分别进入双通道接收机,对和路信号源的大频偏信号依次进行峰值检测、增益控制,得到和路信号,对和路信号进行快速捕获跟踪,得到跟踪频率控制字。
其具体过程如下:
假设天线的和路信号源为U∑,差路信号源为UΔ,则其表达式为:
其中,UAZ为方位误差角度信号,UEL为俯仰误差角度信号;M∑为和信号幅度,MΔ为差信号源的幅度,ω0是中频角频率,t为时间,ωΔ是频偏,μ为天线差斜率,θa为方位误差角,θe为俯仰误差角,为和路信号源的相位,/>为方位误差角信号的相位,/>俯仰误差角信号的相位;θ是俯仰误差角度信号与方位误差角度信号合成之后的总误差角,/>是俯仰误差角度信号与方位误差角度信号合成之后的相位。
以上差路信号源是由方位误差角信号与俯仰误差角误差信号采用正交调制而成。
和路信号源接入接收机后首先进行峰值检测,获得和路信号源的能量水平,然后,用PID算法对差路信号的幅度进行增益控制,使差路信号源的幅度达到一个稳定的动态范围,得到和路信号。增益控制模块(AGC)将和路信号送入和路数字下变频模块。
本地数控振荡器产生两路原始本振信号也输出至和路数字下变频模块与和路信号进行数字下变频处理,得到I、Q和路信号,将I、Q和路信号分成两路,其中,一路I、Q和路信号依次进行抽取处理,即在每12或24个输入信号中抽取一个信号数据作为一个输出信号,得到低速I、Q和路信号。再进行FFT处理,即对经过抽取处理后的低速I、Q和路信号进行FFT牵引,即将经过抽取处理后的低速I、Q和路信号中的I路信号作为实部输入,Q路信号作为虚部输入,并将实部输入和虚部输入存入RAM中,RAM中存储M点的数据后,将RAM中的M(M=16384)点数据读出进行M(M=16384)点的FFT运算,得到实部输出和虚部输出,对实部输出与虚部输出分别进行平方运算后,再相加,找出最大值对应的位置,即为牵引频率;再计算I、Q和路信号中I路与Q路的频差和FFT运算的分辨率;最后,判断牵引是否成功:当频差大于等于分辨率的2倍时,重复进行FFT牵引;当频差小于分辨率的2倍时,FFT牵引成功,并将最后一次FFT牵引获得的频率作为跟踪频率,将其转换成跟踪频率控制字输出至加法器模块。
参照图2,上述步骤中的数字下变频处理为对输入的和路信号与两路本振信号中的对应路信号分别进行相乘后再通过有限长单位冲激响应(Finite Impulse Response,FIR)低通滤波器进行低通滤波处理,分别对应输出I、Q和路信号中的I路与Q路信号。
牵引成功后,另一路I、Q和路信号依次进行积分累加、鉴相、环路滤波处理,得到环路滤波后的角度值,并将环路滤波后的角度值输出至加法器模块,与牵引成功获得的频率控制字、接收机的固定中频控制字相加,将加和结果输出至本地数控振荡器,将其转变成具有相位差的两路本振信号;将具有相位差的两路本振信号输入和路数字下变频模块重复进行快速捕获跟踪,直到和路数字下变频模块输出的I、Q和路信号中的I路和Q路分别为直流信号,即为捕获跟踪成功。
其中,捕获跟踪成功后,本地数控振荡器输出的两路相位差为90°的本振信号的表达式为:
将两路本振信号UI和UQ输出至和路数字下变频模块进行数字下变频处理,得到的I、Q和路信号为:
当和路信号跟踪成功后I路信号为直流,Q路信号为0。
步骤2,对差路信号源依次进行峰值检测、增益控制,得到差路信号,对差路信号进行误差角的解调处理,得到天线的方位误差角和俯仰误差角。
具体步骤如下:
首先,对本地数控振荡器输出的两路本振信号进行移相处理,使两路本振信号相位为0,并将该相位输出至差路数字下变频模块的信号为:
其次,对差路信号源进行峰值检测、增益控制,具体如步骤1中过程,得到差路信号,将差路信号与移相后的两路本振信号UI′和UO′进行数字下变频处理,如图2所示,即移相后的两路本振信号与差路信号相乘并通过低通滤波器进行低通滤波,输出的I、Q差路信号为:
其中,LPF表示低通滤波。
差路信号的积分累加是为了防止解调出的方位误差角和俯仰误差角抖动太大。
对积分累加后的I、Q差路信号进行归一化处理,得到天线的方位误差角Ua和俯仰误差角Ue:
具体的归一化处理过程为:计算滤波后的I、Q差路信号中的两路信号幅度的模值:设定滤波后的I、Q差路信号中的两路信号幅度分别为MI和MQ,则其模值为再分别将滤波后的I、Q差路信号中的两路信号除以该模值,得到归一化后的I、Q差路信号;其中,I路信号为天线的方位误差角Ua,Q路信号为天线的俯仰误差角Ue。
最终,完成对天线的方位误差角和俯仰误差角的解调处理,实现对卫星的快速跟踪与精确解调。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.基于双通道接收机的信号跟踪解调系统,其特征在于,包括大频偏载波跟踪单元和解调单元;
经过A/D采样后的和路信号源与差路信号源分别进入双通道接收机;和路信号源通过双通道接收机中的和通道进入大频偏载波跟踪单元,以使大频偏载波被捕获跟踪;差路信号源通过双通道接收机中的差通道进入解调单元,以使误差角被解调进而得到天线的方位误差角和俯仰误差角;
所述大频偏载波跟踪单元包含和路峰值检测模块、和路增益控制模块、和路数字下变频模块、抽取模块、FFT牵引模块、和路积分累加模块、鉴相器、环路滤波器、加法器模块、本地数控振荡器;
所述解调单元包含差路峰值检测模块、差路增益控制模块、差路数字下变频模块、差路积分累加模块和归一化处理模块;
所述本地数控振荡器用于产生具有相位差的两路本振信号或者将接收到的信号转变成具有相位差的两路本振信号,并将具有相位差的两路本振信号分别输出至和路数字下变频模块和差路数字下变频模块;
和路信号源通过和通道进入和路峰值检测模块,所述和路峰值检测模块用于获得和路信号源的能量值,并将和路信号源的能量值输出至和路增益控制模块;
所述和路增益控制模块用于调整和路信号源的能量值范围,并将调整后的和路信号输出至和路峰值检测模块;
所述和路峰值检测模块还用于检验调整后的和路信号能量值是否在接收机处理范围内,并将检验合格的和路信号输出至和路数字下变频模块;
所述和路数字下变频模块用于去除检验合格的和路信号中的高载频信号,并输出I、Q和路信号;
所述I、Q和路信号分成两路,一路依次通过和路积分累加模块、鉴相器、环路滤波器后输出至加法器模块;另一路依次通过抽取模块、FFT牵引模块后输出至加法器模块;接收机的固定频率控制字输入加法器模块;
所述加法器模块用于对接收到的信号进行加法运算,并将运算结果输出至本地数控振荡器;
差路信号源通过差通道进入差路峰值检测模块,所述差路峰值检测模块用于获得差路信号源的能量值,并将差路信号源的能量值输出至差路增益控制模块;
所述差路增益控制模块用于调整差路信号源的能量值范围,并将调整后的差路信号输出至差路峰值检测模块;
所述差路峰值检测模块用于检验调整后的差路信号能量值是否在接收机处理范围内,并将检验合格的差路信号输出至差路数字下变频模块;
所述差路数字下变频模块用于将接收到的所述两路本振信号和检验合格的去除差路信号中的高载频信号进行下变频处理,并输出I、Q差路信号给所述差路积分累加模块;
所述差路积分累加模块用于对I、Q差路信号进行平滑滤波,并将滤波后的I、Q差路信号输出至归一化处理模块;
所述归一化处理模块用于对滤波后的I、Q差路信号进行归一化处理,得到归一化后的I、Q差路信号,即为天线的方位误差角和俯仰误差角。
2.根据权利要求1所述的基于双通道接收机的信号跟踪解调系统,其特征在于,所述抽取模块用于对所述I、Q差路信号进行抽取处理,以降低信号流的速率,同时,可增大FFT牵引模块的分辨率,并将低速I、Q和路信号输出至FFT牵引模块;所述FFT牵引模块用于对抽取模块输出的低速I、Q和路信号进行复数FFT处理,找出频率最大值,并计算出对应的频率控制字,将该频率控制字输出至加法器模块;
所述和路积分累加模块用于对所述I、Q和路信号进行平滑滤波处理,并将滤波后的I、Q和路信号输出至鉴相器;所述鉴相器用于鉴别滤波后的I、Q和路信号的相位差,并将鉴别出的信号输出至环路滤波器;环路滤波器用于对角度值信号进行低通滤波,以抑制系统的噪声,调节环路参数,并将低通滤波后的信号输出至加法器模块。
3.根据权利要求1所述的基于双通道接收机的信号跟踪解调系统,其特征在于,所述本地数控振荡器的信号输出口与差路数字下变频模块的信号输入口之间设置有移相器;所述移相器用于将本地数控振荡器输入的两路本振信号进行相位调整,使两路本振信号相位为0,并将相位调整后的本振信号输出至差路数字下变频模块。
4.基于双通道接收机的信号跟踪解调方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,经过A/D采样后的和路信号源与差路信号源分别进入双通道接收机,对和路信号源的大频偏信号依次进行峰值检测、增益控制,得到和路信号;对和路信号进行快速捕获跟踪,得到跟踪频率,并将跟踪频率转换成对应的两路本振信号;
所述快速捕获跟踪具体为:
对和路信号和本地数控振荡器输出的两路原始本振信号进行数字下变频处理,得到I、Q和路信号,将I、Q和路信号分成两路,其中,先将一路I、Q和路信号依次进行抽取处理、FFT处理,得到跟踪频率控制字;然后将另一路I、Q和路信号依次进行积分累加、鉴相、环路滤波处理,得到环路滤波后的信号;
对跟踪频率控制字、环路滤波后的信号、接收机的中频固定频率控制字进行加和,并将加和结果转变成具有相位差的两路本振信号;将具有相位差的两路本振信号与和路信号重复进行快速捕获跟踪,直到I、Q和路信号中的I路和Q路分别为直流信号,即为捕获成功,得到跟踪频率;
步骤2,对差路信号源依次进行峰值检测、增益控制,得到差路信号;对差路信号和与跟踪频率对应的两路本振信号进行误差角的解调处理,得到天线的方位误差角和俯仰误差角;
所述解调处理具体为:
将与跟踪频率对应的两路本振信号进行移相处理,使移相后的两路本振信号的相位为0;对差路信号和移相后的两路本振信号进行数字下变频处理,得到I、Q差路信号,对I、Q差路信号依次进行平滑滤波、归一化处理,得到天线的方位误差角和俯仰误差角;
所述归一化处理为:计算滤波后的I、Q差路信号中的两路信号幅度的模值;再分别将滤波后的I、Q差路信号中的两路信号除以该模值,得到归一化后的I、Q差路信号;其中,I路信号为天线的方位误差角,Q路信号值为天线的俯仰误差角。
5.根据权利要求4所述的基于双通道接收机的信号跟踪解调方法,其特征在于,所述抽取处理为:在每N个信号中抽取一个信号数据作为一个输出信号,其中,N的取值为12或24。
6.根据权利要求4所述的基于双通道接收机的信号跟踪解调方法,其特征在于,所述FFT处理具体为:
首先,对经过抽取处理后的低速I、Q和路信号进行FFT牵引,得到牵引频率;
其次,计算I、Q和路信号与两路本振信号之间的频差和FFT运算的分辨率;
最后,当频差大于等于分辨率的n倍时,重复进行FFT牵引;
当频差小于分辨率的n倍时,停止FFT牵引,并将最后一次FFT牵引获得的频率作为跟踪频率,将其转换成跟踪频率控制字输出至加法器模块;
其中,n的取值范围为2≤n≤4。
7.根据权利要求6所述的基于双通道接收机的信号跟踪解调方法,其特征在于,所述FFT牵引为:
将经过抽取处理后的低速I、Q和路信号中的I路信号作为实部输入,Q路信号作为虚部输入,并将实部输入和虚部输入存入RAM中,RAM中存储M点的数据后,将RAM中的M点数据读出进行M点的FFT运算,得到实部输出和虚部输出,对实部输出与虚部输出分别进行平方运算后,再相加,找出最大值位置对应的频率,即为牵引频率;其中,M为码采样点数。
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