CN111131113B - Pm体制下行测距信号调制度控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种PM体制下行测距信号调制度控制系统。本发明控制下行测距信号的调制度在各种工况下均保持稳定、与指标要求一致。提出一种基于数字处理、信号幅度校正的PM体制测距信号调制度控制系统。该方法主要使用FPGA开发语言代码实现，主要包括PM解调模块、残留载波能量估计模块、测音信号提取模块、幅度校正模块、PM调制模块等。本发明通过对残留载波的能量估计，进而对上行测距音副载波的幅度进行校正，再经过下行信号转发，确保下行测距信号调制度不受上行信号的工况影响。该方法在FPGA内部实现，采用开环控制系统，调节速度快，无环路调节带来的调制度抖动。

Description

PM体制下行测距信号调制度控制系统
技术领域
本发明涉及一种PM体制下行测距信号调制度控制系统。
背景技术
USB/UXB应答机作为测控分系统的重要组成部分，它在卫星与测控地面站之间提供双向射频传输信道，配合测控地面站共同完成对卫星的跟踪、测距、遥控、遥测等任务，其中为了实现测距功能，应答机需要从上行信号解析出测距信号，并根据约定调制度转发到下行调制信号。为了保证测距的精度，下行测距信号的调制度在各种工况下均需要与指标值保持一致。
上行输入PM调制信号的表达公式如下：
其中A(t)为输入信号幅度，ωc、ω1、ω2分别为载波信号频率、遥控副载波频率、测距信号频率，m1、m2分别为遥控副载波、测距音副载波信号调制度，为初始相位。
对上行输入信号进行频谱分析，频谱分量分成三个部分：残留载波、遥控副载波、测距音副载波，对应的能量分别用Pc、P1、P2表示，则总能量P＝Pc+P1+P2＝A2/2，且P1、P2与Pc的比例关系随调制度的改变而改变。
对于特定的应用场景而言，存在如下情况：
1)输入信号强度A(t)受前端处理电路、温度等影响会发生变化；
2)上行遥控信号调制度m1根据应用需要会发生变化；
3)上行遥控信号一般为突发信号，无上行遥控指令需求时副载波可以关闭，即m1＝0；
上述情况都将导致测距音信号能量P2发生变化，如果不采取措施直接进行下行转发，将导致下行测距调制度发生变化，不能够满足系统应用的指标要求。为了更好的满足测控分系统需要、完成测控任务，需要对下行测距信号的调制度采取措施进行控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PM体制下行测距信号调制度控制系统。
为解决上述问题，本发明提供一种PM体制下行测距信号调制度控制系统，包括：
AD输入模块；
与所述AD输入模块在输出端连接的PM解调模块；
与所述PM解调模块的第一输出端连接的残留载波能量估计模块；
与所述PM解调模块的第二输出端连接的测音信号提取模块；
分别与所述PM解调模块的第三输出端、所述残留载波能量估计模块的输出端和测音信号提取模块的输出端连接的幅度校准模块；
遥测数据BPSK调制模块；
分别与所述幅度校准模块的输出端和遥测数据BPSK调制模块连接的PM调制模块；
与所述PM调制模块连接的DA输出模块。
进一步的，在上述系统中，输入的上行中频信号经过所述AD转换模块转换成数据信号，供后续在PM解调模块进行信号处理。
进一步的，在上述系统中，所述AD转换模块的数据位宽为12位。
进一步的，在上述系统中，所述PM解调模块采用FLL+PLL的结构，当载波处于快捕带外时环路不工作，当载波进入快捕带时捕获跟踪，最终解调输出遥控副载波信号至遥测数据BPSK调制模块和输出测距音副载波信号至下行的PM调制模块。
进一步的，在上述系统中，所述PM解调模块解调输出的副载波信号，经过高通滤波，滤除8KHz的遥控副载波信号，得到测距音副载波信号。
进一步的，在上述系统中，所述PM解调模块解调完成后，残留载波能量估计模块对形成正交的I路信号与Q路信号进行低通滤波、平滑，再计算出能量值，作为残留载波的能量值Ecarrier。
进一步的，在上述系统中，所述幅度校准模块根据测距音副载波上行调制度和下行调制度计算出残留载波能量的阈值E0，并在所述PM解调模块的锁定指示状态显示为锁定时，实时计算测距音副载波幅度调整系数k＝E0/Ecarrier。
进一步的，在上述系统中，所述测距音副载波幅度调整系数k与所述测音信号提取模块解调输出的测距音副载波信号相乘后，进入下行的PM信号调制模块
与现有技术相比，本发明控制下行测距信号的调制度在各种工况下均保持稳定、与指标要求一致。提出一种基于数字处理、信号幅度校正的PM体制测距信号调制度控制系统。该方法主要使用FPGA开发语言代码实现，主要包括PM解调模块、残留载波能量估计模块、测音信号提取模块、幅度校正模块、PM调制模块等。
本发明通过对残留载波的能量估计，进而对上行测距音副载波的幅度进行校正，再经过下行信号转发，确保下行测距信号调制度不受上行信号的工况影响。该方法在FPGA内部实现，采用开环控制系统，调节速度快，无环路调节带来的调制度抖动。
附图说明
图1为本发明一实施例的PM体制测距信号调制度控制系统实现框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种PM体制下行测距信号调制度控制系统，包括：
AD输入模块0；
与所述AD输入模块0在输出端连接的PM解调模块1；
与所述PM解调模块1的第一输出端连接的残留载波能量估计模块2；
与所述PM解调模块1的第二输出端连接的测音信号提取模块3；
分别与所述PM解调模块1的第三输出端、所述残留载波能量估计模块2的输出端和测音信号提取模块3的输出端连接的幅度校准模块4；
遥测数据BPSK调制模块7；
分别与所述幅度校准模块4的输出端和遥测数据BPSK调制模块7连接的PM调制模块5；
与所述PM调制模块5连接的DA输出模块6。
本发明在PM体制下行测距信号调制度控制系统一实施例中，如图1所示，输入的上行中频信号经过所述AD转换模块0转换成数据信号，供后续在PM解调模块1进行信号处理。
本发明在PM体制下行测距信号调制度控制系统一实施例中，所述AD转换模块的数据位宽为12位。
在此，为了保证采样数据精度，所述AD转换模块的数据位宽选取12位。
本发明在PM体制下行测距信号调制度控制系统一实施例中，所述PM解调模块1采用FLL+PLL的结构，当载波处于快捕带外时环路不工作，当载波进入快捕带时能够很快的捕获跟踪，最终解调输出遥控副载波信号至遥测数据BPSK调制模块7和输出测距音副载波信号至下行的PM调制模块5。
在此，PM信号捕获跟踪采用等待法，使用FLL+PLL的结构，当残留载波处于快捕带外时环路不工作，当载波进入快捕带时能够很快的捕获跟踪；同时通过跟踪载波能量与输入总能量来判断残留载波捕获的正确性。
本发明在PM体制下行测距信号调制度控制系统一实施例中，所述PM解调模块1解调输出的副载波信号，经过高通滤波，滤除8KHz的遥控副载波信号，得到测距音副载波信号。
本发明在PM体制下行测距信号调制度控制系统一实施例中，所述PM解调模块1解调完成后，残留载波能量估计模块2对形成正交的I路信号与Q路信号进行低通滤波、平滑，再计算出能量值，作为残留载波的能量值Ecarrier。
本发明在PM体制下行测距信号调制度控制系统一实施例中，所述幅度校准模块4根据测距音副载波上行调制度和下行调制度计算出残留载波能量的阈值E0，并在所述PM解调模块1的锁定指示状态显示为锁定时，实时计算测距音副载波幅度调整系数k＝E0/Ecarrier。
本发明在PM体制下行测距信号调制度控制系统一实施例中，所述测距音副载波幅度调整系数k与所述测音信号提取模块3解调输出的测距音副载波信号相乘后，进入下行的PM信号调制模块5。
在此，信号能量估计的对象选取残留载波，该信号为单载波信号，能量更加集中、受噪声等影响小，在调制度确定时该信号能量与测距音副载波能量比例关系确定，能够准确表征测音副载波能量。
本发明采用开环方式进行控制，调整速度更快，且无环路调节带来的调制度抖动。
本发明在PM体制下行测距信号调制度控制系统一实施例中，还包括功能配置模块，用于配置所述PM解调模块1的频率控制字参数实现70±1MHz范围内不同的上行中频频率，并能适应预设范围幅度的中频输入。
综上所述，本发明控制下行测距信号的调制度在各种工况下均保持稳定、与指标要求一致。提出一种基于数字处理、信号幅度校正的PM体制测距信号调制度控制系统。该方法主要使用FPGA开发语言代码实现，主要包括PM解调模块、残留载波能量估计模块、测音信号提取模块、幅度校正模块、PM调制模块等。
本发明通过对残留载波的能量估计，进而对上行测距音副载波的幅度进行校正，再经过下行信号转发，确保下行测距信号调制度不受上行信号的工况影响。该方法在FPGA内部实现，采用开环控制系统，调节速度快，无环路调节带来的调制度抖动。
本发明可应用于采用PM体制的卫星测控通信领域，特别适用于具备测距功能的数字USB/UXB测控应答机。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种PM体制下行测距信号调制度控制系统，其特征在于，包括：
AD输入模块；
与所述AD输入模块在输出端连接的PM解调模块；
与所述PM解调模块的第一输出端连接的残留载波能量估计模块；
与所述PM解调模块的第二输出端连接的测音信号提取模块；
分别与所述PM解调模块的第三输出端、所述残留载波能量估计模块的输出端和测音信号提取模块的输出端连接的幅度校准模块；
遥测数据BPSK调制模块；
分别与所述幅度校准模块的输出端和遥测数据BPSK调制模块连接的PM调制模块；
与所述PM调制模块连接的DA输出模块；
所述PM解调模块解调完成后，残留载波能量估计模块对形成正交的I路信号与Q路信号进行低通滤波、平滑，再计算出能量值，作为残留载波的能量值Ecarrier；
所述幅度校准模块根据测距音副载波上行调制度和下行调制度计算出残留载波能量的阈值E0，并在所述PM解调模块的锁定指示状态显示为锁定时，实时计算测距音副载波幅度调整系数k＝E0/Ecarrier；
所述测距音副载波幅度调整系数k与所述测音信号提取模块解调输出的测距音副载波信号相乘后，进入下行的PM信号调制模块。
2.如权利要求1所述的PM体制下行测距信号调制度控制系统，其特征在于，输入的上行中频信号经过所述AD输入模块转换成数据信号，供后续在PM解调模块进行信号处理。
3.如权利要求1所述的PM体制下行测距信号调制度控制系统，其特征在于，所述AD输入模块的数据位宽为12位。
4.如权利要求1所述的PM体制下行测距信号调制度控制系统，其特征在于，所述PM解调模块采用FLL+PLL的结构，当载波处于快捕带外时环路不工作，当载波进入快捕带时捕获跟踪，最终解调输出遥控副载波信号至遥测数据BPSK调制模块和输出测距音副载波信号至下行的PM调制模块。
5.如权利要求1所述的PM体制下行测距信号调制度控制系统，其特征在于，所述PM解调模块解调输出的副载波信号，经过高通滤波，滤除8KHz的遥控副载波信号，得到测距音副载波信号。
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