CN114296371B - 一种支持在轨重构的多模式测控终端 - Google Patents

Abstract

一种支持在轨重构的多模式测控终端，属于航天测控技术领域，解决现有的测控终端无法实现多模式测控的问题；电源模块用于提供各模块所需的二次电源；基带模块的用于输出中频信号给收发通道模块、接收收发通道模块输出的前向接收中频信号以及输出前向码流给卫星平台；完成测控终端与卫星平台的总线/串口通信，并将卫星平台发送的遥测遥控数据配置到基带模块的FPGA中，以完成FPGA软件的在轨更新重构，从而适应多模式的变化；收发通道模块用于完成前、返向的射频信号/中频信号变换并提供基带模块所需要的时钟信号；功放模块用于对收发通道模块输出的模拟信号进行多级功率放大后对外辐射；开关混合网络用于完成收发信号的隔离以及左右旋的切换。

Description

一种支持在轨重构的多模式测控终端

技术领域

本发明属于航天测控技术领域，涉及一种支持在轨重构的多模式测控终端。

背景技术

测控终端为卫星平台产品，用于给卫星在轨运行的提供测控通道，是卫星在轨运行的重要保障。测控终端的主要功能主要分成两部分，一方面接收来中继链路或者对地链路的前向信号，进行捕获跟踪、解调、解扩等运算后，输出遥控数据送至卫星综合电子分系统；另一方面接收来自整星的返向遥测信息，进行编码、加扰、扩频调制后送至功放模块，通过中继链路或者对地链路发送到地面测控站。

自2008年4月以来，我国陆续发射了5颗一代中继卫星和1颗二代中继卫星，为低轨航天器提供了天基测控链路。低轨航天器在原有地基测控应答机的基础上需加装一台中继测控终端以满足天基测控的需求。二代中继卫星在一代的基础上增加了多址相控阵载荷，卫星的同时多目标测控服务能力显著增强。根据多址测控任务的需要，需要专门设计一种多址测控终端。因此，设计一款通用化的多模式测控终端成为航天测控领域的一个迫切需求。

此外，随着航天测控体制的飞速发展和卫星在轨运行寿命的增加，卫星在轨运行期间测控通信的体制会发生升级和变更。例如，随着中继卫星多址系统的应用推广，天基多址测控体制也必然在应用中得以升级换代，相应中继测控终端的软件也必须完成适应性改变。传统测控应答机的软件在地面一经固化便无法改变，无法满足后续卫星测控体制升级的需求。

基于以上，本发明设计了一款支持在轨重构的多模式测控终端，兼容了天基、地基等多种测控模式，包括对地测控模式、中继单址测控模式和中继多址测控模式，同时测控终端的FPGA软件和射频频率可根据需要完成在轨更新。

现有技术中，申请公布号为CN112332902A、申请公布日为2021年2月5日的中国发明专利申请《一种星上自主控制的在轨重构系统与方法》能够星上独立自主完成重构：在通过星地链路完成目标重构数据上注后，进入星上自主交互流程，无需地面系统干预，避免了冗长的星地交互流程，有效缩短了重构时间，但是该文献并未解决如何实现多模式测控的问题。

发明内容

本发明的目的在于设计一种支持在轨重构的多模式测控终端，以解决现有的测控终端无法实现多模式测控的问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种支持在轨重构的多模式测控终端，包括：电源模块(10)、基带模块(11)、收发通道模块(12)、功放模块(13)、开关混合网络(14)；所述的电源模块(10))用于将卫星平台的母线电源转换为基带模块(11)、收发通道模块(12)、功放模块(13)所需的二次电源；所述的基带模块(11)的功能包括三部分：用于产生返向发射信号的加扰、编码、扩频调制并输出发射中频信号给收发通道模块(12)；用于接收收发通道模块(12)输出的前向接收中频信号并完成信号的捕获跟踪、解调、解扩、解卷积、解扰，输出前向码流给卫星平台；用于完成测控终端与卫星平台的总线/串口通信，将卫星平台发送的遥测遥控数据配置到基带模块(11)的FPGA中，以完成信息速率、信号编码方式和信号处理流程的在轨更新重构，从而适应多模式的变化；所述的收发通道模块(12)采用本振频率可变设计，覆盖了对地、中继测控频段，用于完成前、返向的射频信号、中频信号变换以及提供基带模块(11)所需要的时钟信号；所述的功放模块(13)用于对收发通道模块(12)输出的模拟信号进行多级功率放大后对外辐射；所述的开关混合网络(14)用于完成收发信号的隔离以及左右旋的切换。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的本振频率可变设计的方法为：发射的中频信号经过一次上变频为射频信号，根据射频信号的频率预设发射本振的频率；接收的射频信号经过一次下变频为中频信号，根据中频信号预设接收本振的频率。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的多模式包括：对地测控模式、中继单址测控模式和中继多址测控模式。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的电源模块(10)与基带模块(11)、收发通道模块(12)、功放模块(13)之间通过板间接插件连接；所述的基带模块(11)与收发通道模块(12)之间、收发通道模块(12)与功放模块(13)之间以及收发通道模块(12)与开关混合网络(14)之间均通过半钢电缆完成信号传输；

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的电源模块(10)包括：熔断器(101)、浪涌抑制器(102)、EMI滤波器(103)、开关机控制电路(104)、第一DC/DC变换器(105)、第二DC/DC变换器(106)、第三DC/DC变换器(107)；熔断器(101)的输入端与卫星平台的电源母线连接，熔断器(101)的输出端与浪涌抑制器(102)的输入端连接，浪涌抑制器(102)的输出端与EMI滤波器(103)的输入端连接，EMI滤波器(103)的输出端分别与第一DC/DC变换器(105)、第二DC/DC变换器(106)、第三DC/DC变换器(107)的输入端连接；所述的开关机控制电路(104)的输入端用于接收控制开关机控制电路(104)的开/关指令信号，开关机控制电路(104)的输出端连接在熔断器(101)的输出端与浪涌抑制器(102)的输入端之间；所述的第一DC/DC变换器(105)输出+28V电压送至功放模块(13)，所述的第二DC/DC变换器(106)产生-5V电压送至功放模块(13)，所述的第三DC/DC变换器(107)产生+5V电压分别送至基带模块(11)、收发通道模块(12)、功放模块(13)。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的基带模块(11)包括：电源分配单元(110)、FPGA单元(111)、总线/串口转换芯片(112)、ADC单元(113)、DAC单元(114)、功分单元(115)、ASIC芯片(116)、Flash单元(117)、PROM单元(118)、看门狗单元(119)；所述的电源分配单元(110)与电源模块(10)连接，电源分配单元(110)将输入的+5V电源变换为不同电压等级的电压供给各个单元及芯片；所述的FPGA单元(111)接收来自收发通道模块(12)的收发通道遥测信号，并将频率控制字输入到收发通道模块(12)中；所述的功分单元(115)接收来自收发通道模块(12)的时钟信号，并将其放大后分别送入到FPGA单元(111)、ADC单元(113)以及DAC单元(114)；所述的ADC单元(113)接收来自收发通道模块(12)的模拟接收中频信号，将其转换为数字信号后输入到FPGA单元(111)中；所述的DAC单元(114)接收来自FPGA单元(111)的数字发射中频信号，将其转换为模拟信号后输入到收发通道模块(12)中；FPGA单元(111)完成数据和信号处理后，将处理好的数据和信号输入到总线/串口转换芯片(112)，再通过RS422通信与卫星平台交互；所述的Flash单元(117)、PROM单元(118)、看门狗单元(119)分别与ASIC芯片(116)连接，ASIC芯片(116)与FPGA单元(111)连接；所述的ASIC芯片(116)用于将定时刷新的测控终端的程序或者测控终端的初始程序传输至FPGA单元(111)中；所述的Flash单元(117)用于存储卫星平台发送的更新的测控终端的程序，所述的PROM单元(118)用于存储测控终端的初始程序；测控终端重新上电默认启动PROM单元(118)里的落焊程序，根据需要可通过卫星上注链路上注更新测控终端的程序到Flash单元(117)中，通过采用三选二判决降低Flash单元(117)被Flash打翻导致程序错误的风险。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的收发通道模块(12)包括：发射本振(1201)、第一中频滤波器(1202)、第一混频器(1203)、第一射频滤波器(1204)、第一放大器(1205)、第二射频滤波器(1206)、第二放大器(1207)、第三放大器(1208)、AGC放大器(1209)、第二中频滤波器(1210)、第二混频器(1211)、第三射频滤波器(1212)、第四放大器(1213)、第四射频滤波器(1214)、第一隔离器(1215)、接收本振(1216)；所述的第一中频滤波器(1202)的输入端与基带模块(11)连接，用于接收基带模块(11)输出的发射中频信号，所述的第一中频滤波器(1202)的输出端与第一混频器(1203)的第一输入端连接，第一混频器(1203)的输出端与第一射频滤波器(1204)的输入端连接，第一射频滤波器(1204)的输出端与第一放大器(1205)的输入端连接，第一放大器(1205)的输出端与第二射频滤波器(1206)的输入端连接，第二射频滤波器(1206)的输出端与第二放大器(1207)的输入端连接，第二放大器(1207)的输出端与第三放大器(1208)的输入端连接，第三放大器(1208)的输出端与功放模块(13)连接；所述的发射本振(1201)的输入端与基带模块(11)连接，用于接收基带模块(11)输出的频率控制字信号，发射本振(1201)的输出端与第一混频器(1203)的第二输入端连接；所述的第一隔离器(1215)的输入端与开关混合网络(14)的输出端连接，第一隔离器(1215)的输出端与第四射频滤波器(1214)的输入端连接，第四射频滤波器(1214)的输出端与第四放大器(1213)的输入端连接，第四放大器(1213)的输出端与第三射频滤波器(1212)的输入端连接，第三射频滤波器(1212)的输出端与第二混频器(1211)的第一输入端连接，第二混频器(1211)的输出端与第二中频滤波器(1210)的输入端连接，第二中频滤波器(1210)的输出端与AGC放大器(1209)的输入端连接，AGC放大器(1209)的输出端与基带模块(11)连接，用于发送接收中频信号给基带模块(11)，所述的接收本振(1216)的输入端与基带模块(11)连接，用于接收基带模块(11)输出的频率控制字信号，接收本振(1216)的输出端与第二混频器(1211)的第二输入端连接。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的功放模块(13)包括：数控衰减器(131)、驱动放大器(132)、功率放大器(133)、第二隔离器(134)、低频脉冲调制电路(135)；所述的数控衰减器(131)的第一输入端与收发通道模块(12)的输出端连接，数控衰减器(131)的第二输入端与基带模块(11)连接，用于接收来自基带模块(11)的TTL信号，数控衰减器(131)的输出端与驱动放大器(132)的输入端连接，驱动放大器(132)的输出端与功率放大器(133)的第一输入端连接，功率放大器(133)的第二输入端与低频脉冲调制电路(135)的输出端连接，功率放大器(133)的输出端与第二隔离器(134)的输入端连接，第二隔离器(134)的输出端与开关混合网络(14)连接，低频脉冲调制电路(135)的第一输入端与基带模块(11)连接，用于接收来自基带模块(11)的TTL信号，低频脉冲调制电路(135)的第二输入端与电源模块(10)连接。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的低频脉冲调制电路(135)根据返向TTL信号的发送与否来调制功放的漏极供电，在短报文测控体制实现功率放大器(133)脉冲式工作，从而降低功放模块(13)的功耗。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的开关混合网络(14)包括：合路器(141)、大功率开关(142)、第一双工器(143)、第二双工器(144)；所述的合路器(141)的第一输入端与第一双工器(143)的输出端连接，合路器(141)的第二输入端与第二双工器(144)的输出端连接，合路器(141)的输出端与收发通道模块(12)连接，大功率开关(142)的输入端与功放模块(13)连接，大功率开关(142)的第一输出端与第一双工器(143)的第一输入端连接，大功率开关(142)的第二输出端与第二双工器(144)的第二输入端连接，第一双工器(143)的第二输出端、第二双工器(144)的第二输出端分别与左旋、右旋测控天线连接。

本发明的优点在于：

本发明提供了一种支持在轨重构的多模式测控终端，首先，在不影响传统设计的可靠性的前提下，通过FPGA+ASIC+PROM+NOR FLASH的设计，满足了飞行器在轨飞行时测控终端的FPGA软件在轨更新；其次，本发明在一台测控终端设备上完成了对地测控模式、中继单址测控模式和中继多址测控模式等多种测控模式；另外，本发明设计的测控终端通过窄中频、宽射频、本振可变的设计覆盖了中继和对地测控频段范围，具备很强的通用性；最后，本测控终端功放模块供电采用了脉冲调制电路和数控衰减器极大地降低了测控终端的功耗。

附图说明

图1是本发明实施例的一种支持在轨重构的多模式测控终端的结构框图；

图2是本发明实施例的一种支持在轨重构的多模式测控终端的电源模块的结构框图；

图3是本发明实施例的一种支持在轨重构的多模式测控终端的基带模块的结构框图；

图4是本发明实施例的一种支持在轨重构的多模式测控终端的收发通道模块的结构框图；

图5是本发明实施例的一种支持在轨重构的多模式测控终端的功放模块的结构框图；

图6是本发明实施例的一种支持在轨重构的多模式测控终端的开关混合网络的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。

下面结合说明书附图以及具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述：

实施例一

如图1所示，一种支持在轨重构的多模式测控终端，包括：电源模块10、基带模块11、收发通道模块12、功放模块13、开关混合网络14。

所述的电源模块10用于将卫星平台的母线电源转换为基带模块11、收发通道模块12、功放模块13所需的二次电源。

所述的基带模块11是测控终端的核心处理模块，其功能可分为三部分，首先，用于产生返向发射信号的加扰、编码、扩频调制并输出中频信号给收发通道模块12；其次，接收收发通道模块12输出的前向接收中频信号并完成信号的捕获跟踪、解调、解扩、解卷积、解扰，输出前向码流给卫星平台；最后，完成测控终端与卫星平台的总线/串口通信功能；由于测控终端支持多种模式，可通过遥控指令切换基带模块11的工作模式。

所述的收发通道模块12用于完成前、返向的射频信号/中频信号变换，并提供基带模块11所需要的时钟信号。

所述的功放模块13用于对收发通道模块12输出的模拟信号进行多级功率放大后对外辐射，可极大降低在短报文模式(一种时分多址系统)和低速率模式下测控终端的功耗。

所述的开关混合网络14用于完成收发信号的隔离以及左右旋的切换。

所述的电源模块10与基带模块11、收发通道模块12、功放模块13之间通过板间接插件连接；所述的基带模块11与收发通道模块12之间、收发通道模块12与功放模块13之间以及收发通道模块12与开关混合网络14之间均通过半钢电缆完成信号传输。

所述的电源模块10、基带模块11、功放模块12、收发通道模块13、开关混合网络14分别设置在不同的腔体中以实现模块化设计，通过将测控终端划分为低频模块电源模块10、基带模块11、射频通道模块收发通道模块12、功放模块和开关混合网络四个独立的模块，并且每个模块设置在对应的独立的壳体里，将低频和射频分隔，降低了相互之间的干扰，同时提高了各模块的通用性。

如图2所示，所述的电源模块10包括：熔断器101、浪涌抑制器102、EMI滤波器103、开关机控制电路104、第一DC/DC变换器105、第二DC/DC变换器106、第三DC/DC变换器107；熔断器101的输入端与卫星平台的电源母线连接，熔断器101的输出端与浪涌抑制器102的输入端连接，浪涌抑制器102的输出端与EMI滤波器103的输入端连接，EMI滤波器103的输出端分别与第一DC/DC变换器105、第二DC/DC变换器106、第三DC/DC变换器107的输入端连接；所述的开关机控制电路104的输入端用于接收控制开关机控制电路104的开/关指令信号，开关机控制电路104的输出端连接在熔断器101的输出端与浪涌抑制器102的输入端之间；所述的第一DC/DC变换器105输出+28V电压送至功放模块13，所述的第二DC/DC变换器106产生-5V电压送至功放模块13，所述的第三DC/DC变换器107产生+5V电压分别送至基带模块11、收发通道模块12、功放模块13。

如图3所示，所述的基带模块11包括：电源分配单元110、FPGA单元111、总线/串口转换芯片112、ADC单元113、DAC单元114、功分单元115、ASIC芯片116、Flash单元117、PROM单元118、看门狗单元119；所述的电源分配单元110与电源模块10连接，电源分配单元110将输入的+5V电源变换为不同电压等级的电压供给各个单元及芯片；所述的FPGA单元111接收来自收发通道模块12的收发通道遥测信号，并将频率控制字输入到收发通道模块12中；所述的功分单元115接收来自收发通道模块12的时钟信号，并将其放大后分别送入到FPGA单元111、ADC单元113以及DAC单元114；所述的ADC单元113接收来自收发通道模块12的模拟接收中频信号，将其转换为数字信号后输入到FPGA单元111中；所述的DAC单元114接收来自FPGA单元111的数字发射中频信号，将其转换为模拟信号后输入到收发通道模块12中；FPGA单元111完成数据和信号处理后，将处理好的数据和信号输入到总线/串口转换芯片112，再通过RS422通信与卫星平台交互；所述的Flash单元117、PROM单元118、看门狗单元119分别与ASIC芯片116连接，ASIC芯片116与FPGA单元111连接；ASIC芯片116用于将定时刷新的测控终端的程序或者测控终端的初始程序传输至FPGA单元111中；所述的Flash单元117用于存储卫星平台发送的更新的测控终端的程序，所述的PROM单元118用于存储测控终端的初始程序；测控终端重新上电默认启动PROM单元118里的落焊程序，根据需要可通过卫星上注链路上注更新测控终端的程序到Flash单元117中，通过采用三选二判决降低Flash单元117被Flash打翻导致程序错误的风险。而且即使Flash中出错，也可通过重新上电初始化FPGA单元111重新启动PROM单元118中存储的测控终端的初始程序，保证测控终端原有功能不会受影响，再重新完成Flash中程序的上注更新即可。

所述的基带模块11采用了FPGA+ASIC+PROM+NOR FLASH的设计从可靠性考虑，在保留了PROM设计的同时为测控终端的FPGA模块增加了在轨重构功能，极大地提高了测控终端FPGA软件的在轨可维护性和使用灵活性；测控终端重新上电默认启动PROM里落焊程序，根据需要可通过卫星上注链路上注更新FPGA程序到Flash中，通过采用三选二判决降低Flash中被Flash打翻导致程序错误的风险。而且即使Flash中出错，也可通过重新上电初始化FPGA重新启动PROM中程序，测控终端原有功能不会受影响，重新完成Flash中程序的上注更新即可。基带模块采用了实时刷新设计，实现FPGA逻辑的定时刷新，以一定的速率刷新FPGA的程序，在不打断程序运行的同时降低bit位翻转的概率，以起到提高FPGA抗单粒子反转性能，保证基带FPGA程序满足在轨工作的需求；且基带模块采用了工作参数可设置的设计，可以实现一台测控终端覆盖天基、地基等多种测控模式，包括对地测控模式、中继单址测控模式和中继多址测控模式。

如图4所示，所述的收发通道模块12包括：发射本振1201、第一中频滤波器1202、第一混频器1203、第一射频滤波器1204、第一放大器1205、第二射频滤波器1206、第二放大器1207、第三放大器1208、AGC放大器1209、第二中频滤波器1210、第二混频器1211、第三射频滤波器1212、第四放大器1213、第四射频滤波器1214、第一隔离器1215、接收本振1216；所述的第一中频滤波器1202的输入端与基带模块11连接，用于接收基带模块11输出的发射中频信号，所述的第一中频滤波器1202的输出端与第一混频器1203的第一输入端连接，第一混频器1203的输出端与第一射频滤波器1204的输入端连接，第一射频滤波器1204的输出端与第一放大器1205的输入端连接，第一放大器1205的输出端与第二射频滤波器1206的输入端连接，第二射频滤波器1206的输出端与第二放大器1207的输入端连接，第二放大器1207的输出端与第三放大器1208的输入端连接，第三放大器1208的输出端与功放模块13连接；所述的发射本振1201的输入端与基带模块11连接，用于接收基带模块11输出的频率控制字信号，发射本振1201的输出端与第一混频器1203的第二输入端连接；所述的第一隔离器1215的输入端与开关混合网络14的输出端连接，第一隔离器1215的输出端与第四射频滤波器1214的输入端连接，第四射频滤波器1214的输出端与第四放大器1213的输入端连接，第四放大器1213的输出端与第三射频滤波器1212的输入端连接，第三射频滤波器1212的输出端与第二混频器1211的第一输入端连接，第二混频器1211的输出端与第二中频滤波器1210的输入端连接，第二中频滤波器1210的输出端与AGC放大器1209的输入端连接，AGC放大器1209的输出端与基带模块11连接，用于发送接收中频信号给基带模块11，所述的接收本振1216的输入端与基带模块11连接，用于接收基带模块11输出的频率控制字信号，接收本振1216的输出端与第二混频器1211的第二输入端连接。

所述收发通道模块12采用了窄中频、宽射频、收发本振可变的设计，在一个通道中实现了对S频段中继测控频段和对地测控频段的覆盖，完全覆盖了目前天基和地基S频段测控频率范围。其中，发射中频信号经过一次上变频，根据所需的发射射频频率预设本振频率；接收前向射频信号后经过一次下变频，根据接收到信号预设本振频率，将接收射频信号下变频到140MHz中频。从实用中考虑，本测控终端设计的发射和接收频带恰好覆盖S频段中继和对地测控的频带范围；通过测控终端的遥测遥控数据接口来配置FPGA的工作参数，基带模块可完成信息速率、信号编码方式和信号处理流程的变更，从而可适应目前S频段中继和对地测控模式，包括对地测控模式、中继单址测控模式和中继多址测控模式。

如图5所示，所述的功放模块13包括：数控衰减器131、驱动放大器132、功率放大器133、第二隔离器134、低频脉冲调制电路135；所述的数控衰减器131的第一输入端与收发通道模块12的输出端连接，数控衰减器131的第二输入端与基带模块11连接，用于接收来自基带模块11的TTL信号，数控衰减器131的输出端与驱动放大器132的输入端连接，驱动放大器132的输出端与功率放大器133的第一输入端连接，功率放大器133的第二输入端与低频脉冲调制电路135的输出端连接，功率放大器133的输出端与第二隔离器134的输入端连接，第二隔离器134的输出端与开关混合网络14连接，低频脉冲调制电路135的第一输入端与基带模块11连接，用于接收来自基带模块11的TTL信号，低频脉冲调制电路135的第二输入端与电源模块10连接。

功放模块13将收发通道模块12输出的信号进行功率放大，经开关混合网络14馈入测控天线对外辐射，功放模块13的开关受到基带模块的调制同时返回末级功放的输出功率遥测值。具体的功放模块内部包含射频电路和低频控制电路。其中射频电路由数控衰减器、驱动放大器、功放组成；控制电路主要包括漏极的脉冲调制供电电路以及功放的栅极偏压电路。功放模块13采用了供电电路可调制的设计，即低频脉冲调制电路135根据返向TTL信号的发送与否来调制功放的漏极供电，在短报文测控体制实现功放“脉冲式”工作，极大降低功放模块的功耗。考虑实际功放模块工作时占用了测控终端的大部分(通常为75％左右)功耗，因此这种设计使得测控终端长期工作的功耗得到大幅度降低。且功放模块13还采用了数控衰减器131，可根据返向数据速率来调节功放的发射功率，一方面当测控终端工作在较低的速率时降低了测控终端的功耗，另一方面可减少对其他系统的射频干扰。

如图6所示，所述的开关混合网络14包括：合路器141、大功率开关142、第一双工器143、第二双工器144；所述的合路器141的第一输入端与第一双工器143的输出端连接，合路器141的第二输入端与第二双工器144的输出端连接，合路器141的输出端与收发通道模块12连接，大功率开关142的输入端与功放模块13连接，大功率开关142的第一输出端与第一双工器143的第一输入端连接，大功率开关142的第二输出端与第二双工器144的第二输入端连接，第一双工器143的第二输出端、第二双工器144的第二输出端分别与左旋、右旋测控天线连接。所述的开关混合网络14用于完成收发信号的隔离以及左右旋的切换。

本发明在传统测控终端的基础上本测控终端提供了一套支持在轨重构的硬件设计方案，极大地提高了航天器在轨工作时的灵活性和可靠性；基带模块设计采用了FPGA+ASIC+PROM+NOR FLASH的设计，在保证基带模块高靠性的提下支持在轨更新FPGA程序，极大的提高了测控终端在轨飞行期间的灵活性和可维护性；收发通道均采用宽射频、窄中频、本振可变的一次变频设计，在一套硬件中实现了对中继测控频段和对地测控频段的覆盖；功放模块采用脉冲调制供电电路以及可调衰减器的设计，在短报文测控体制实现功放“脉冲式”工作，极大降低功放模块的功耗；开关混合网络采用双工器加大功率开关的设计，可完成收发信号的隔离以及极化的切换。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种支持在轨重构的多模式测控终端，其特征在于，包括：电源模块(10)、基带模块(11)、收发通道模块(12)、功放模块(13)、开关混合网络(14)；所述的电源模块(10)用于将卫星平台的母线电源转换为基带模块(11)、收发通道模块(12)、功放模块(13)所需的二次电源；所述的基带模块(11)的功能包括三部分：用于产生返向发射信号的加扰、编码、扩频调制并输出发射中频信号给收发通道模块(12)；用于接收收发通道模块(12)输出的前向接收中频信号并完成信号的捕获跟踪、解调、解扩、解卷积、解扰，输出前向码流给卫星平台；用于完成测控终端与卫星平台的总线/串口通信，将卫星平台发送的遥测遥控数据配置到基带模块(11)的FPGA中，以完成信息速率、信号编码方式和信号处理流程的在轨更新重构，从而适应多模式的变化；所述的收发通道模块(12)采用本振频率可变设计，覆盖了对地、中继测控频段，用于完成前、返向的射频信号、中频信号变换以及提供基带模块(11)所需要的时钟信号；所述的功放模块(13)用于对收发通道模块(12)输出的模拟信号进行多级功率放大后对外辐射；所述的开关混合网络(14)用于完成收发信号的隔离以及左右旋的切换；

所述的多模式包括：对地测控模式、中继单址测控模式和中继多址测控模式；

所述的基带模块(11)包括：电源分配单元(110)、FPGA单元(111)、总线/串口转换芯片(112)、ADC单元(113)、DAC单元(114)、功分单元(115)、ASIC芯片(116)、Flash单元(117)、PROM单元(118)、看门狗单元(119)；所述的电源分配单元(110)与电源模块(10)连接，电源分配单元(110)将输入的+5V电源变换为不同电压等级的电压供给各个单元及芯片；所述的FPGA单元(111)接收来自收发通道模块(12)的收发通道遥测信号，并将频率控制字输入到收发通道模块(12)中；所述的功分单元(115)接收来自收发通道模块(12)的时钟信号，并将其放大后分别送入到FPGA单元(111)、ADC单元(113)以及DAC单元(114)；所述的ADC单元(113)接收来自收发通道模块(12)的模拟接收中频信号，将其转换为数字信号后输入到FPGA单元(111)中；所述的DAC单元(114)接收来自FPGA单元(111)的数字发射中频信号，将其转换为模拟信号后输入到收发通道模块(12)中；FPGA单元(111)完成数据和信号处理后，将处理好的数据和信号输入到总线/串口转换芯片(112)，再通过RS422通信与卫星平台交互；所述的Flash单元(117)、PROM单元(118)、看门狗单元(119)分别与ASIC芯片(116)连接，ASIC芯片(116)与FPGA单元(111)连接；所述的ASIC芯片(116)用于将定时刷新的测控终端的程序或者测控终端的初始程序传输至FPGA单元(111)中；所述的Flash单元(117)用于存储卫星平台发送的更新的测控终端的程序，所述的PROM单元(118)用于存储测控终端的初始程序；测控终端重新上电默认启动PROM单元(118)里的落焊程序，根据需要通过卫星上注链路上注更新测控终端的程序到Flash单元(117)中，通过采用三选二判决降低Flash单元(117)被Flash打翻导致程序错误的风险；

所述的开关混合网络(14)包括：合路器(141)、大功率开关(142)、第一双工器(143)、第二双工器(144)；所述的合路器(141)的第一输入端与第一双工器(143)的输出端连接，合路器(141)的第二输入端与第二双工器(144)的输出端连接，合路器(141)的输出端与收发通道模块(12)连接，大功率开关(142)的输入端与功放模块(13)连接，大功率开关(142)的第一输出端与第一双工器(143)的第一输入端连接，大功率开关(142)的第二输出端与第二双工器(144)的第二输入端连接，第一双工器(143)的第二输出端、第二双工器(144)的第二输出端分别与左旋、右旋测控天线连接。

2.根据权利要求1所述的一种支持在轨重构的多模式测控终端，其特征在于，所述的本振频率可变设计的方法为：发射的中频信号经过一次上变频为射频信号，根据射频信号的频率预设发射本振的频率；接收的射频信号经过一次下变频为中频信号，根据中频信号预设接收本振的频率。

3.根据权利要求1所述的一种支持在轨重构的多模式测控终端，其特征在于，所述的电源模块(10)与基带模块(11)、收发通道模块(12)、功放模块(13)之间通过板间接插件连接；所述的基带模块(11)与收发通道模块(12)之间、收发通道模块(12)与功放模块(13)之间以及收发通道模块(12)与开关混合网络(14)之间均通过半钢电缆完成信号传输。

4.根据权利要求1所述的一种支持在轨重构的多模式测控终端，其特征在于，所述的电源模块(10)包括：熔断器(101)、浪涌抑制器(102)、EMI滤波器(103)、开关机控制电路(104)、第一DC/DC变换器(105)、第二DC/DC变换器(106)、第三DC/DC变换器(107)；熔断器(101)的输入端与卫星平台的电源母线连接，熔断器(101)的输出端与浪涌抑制器(102)的输入端连接，浪涌抑制器(102)的输出端与EMI滤波器(103)的输入端连接，EMI滤波器(103)的输出端分别与第一DC/DC变换器(105)、第二DC/DC变换器(106)、第三DC/DC变换器(107)的输入端连接；所述的开关机控制电路(104)的输入端用于接收控制开关机控制电路(104)的开/关指令信号，开关机控制电路(104)的输出端连接在熔断器(101)的输出端与浪涌抑制器(102)的输入端之间；所述的第一DC/DC变换器(105)输出+28V电压送至功放模块(13)，所述的第二DC/DC变换器(106)产生-5V电压送至功放模块(13)，所述的第三DC/DC变换器(107)产生+5V电压分别送至基带模块(11)、收发通道模块(12)、功放模块(13)。

5.根据权利要求1所述的一种支持在轨重构的多模式测控终端，其特征在于，所述的收发通道模块(12)包括：发射本振(1201)、第一中频滤波器(1202)、第一混频器(1203)、第一射频滤波器(1204)、第一放大器(1205)、第二射频滤波器(1206)、第二放大器(1207)、第三放大器(1208)、AGC放大器(1209)、第二中频滤波器(1210)、第二混频器(1211)、第三射频滤波器(1212)、第四放大器(1213)、第四射频滤波器(1214)、第一隔离器(1215)、接收本振(1216)；所述的第一中频滤波器(1202)的输入端与基带模块(11)连接，用于接收基带模块(11)输出的发射中频信号，所述的第一中频滤波器(1202)的输出端与第一混频器(1203)的第一输入端连接，第一混频器(1203)的输出端与第一射频滤波器(1204)的输入端连接，第一射频滤波器(1204)的输出端与第一放大器(1205)的输入端连接，第一放大器(1205)的输出端与第二射频滤波器(1206)的输入端连接，第二射频滤波器(1206)的输出端与第二放大器(1207)的输入端连接，第二放大器(1207)的输出端与第三放大器(1208)的输入端连接，第三放大器(1208)的输出端与功放模块(13)连接；所述的发射本振(1201)的输入端与基带模块(11)连接，用于接收基带模块(11)输出的频率控制字信号，发射本振(1201)的输出端与第一混频器(1203)的第二输入端连接；所述的第一隔离器(1215)的输入端与开关混合网络(14)的输出端连接，第一隔离器(1215)的输出端与第四射频滤波器(1214)的输入端连接，第四射频滤波器(1214)的输出端与第四放大器(1213)的输入端连接，第四放大器(1213)的输出端与第三射频滤波器(1212)的输入端连接，第三射频滤波器(1212)的输出端与第二混频器(1211)的第一输入端连接，第二混频器(1211)的输出端与第二中频滤波器(1210)的输入端连接，第二中频滤波器(1210)的输出端与AGC放大器(1209)的输入端连接，AGC放大器(1209)的输出端与基带模块(11)连接，用于发送接收中频信号给基带模块(11)，所述的接收本振(1216)的输入端与基带模块(11)连接，用于接收基带模块(11)输出的频率控制字信号，接收本振(1216)的输出端与第二混频器(1211)的第二输入端连接。

6.根据权利要求1所述的一种支持在轨重构的多模式测控终端，其特征在于，所述的功放模块(13)包括：数控衰减器(131)、驱动放大器(132)、功率放大器(133)、第二隔离器(134)、低频脉冲调制电路(135)；所述的数控衰减器(131)的第一输入端与收发通道模块(12)的输出端连接，数控衰减器(131)的第二输入端与基带模块(11)连接，用于接收来自基带模块(11)的TTL信号，数控衰减器(131)的输出端与驱动放大器(132)的输入端连接，驱动放大器(132)的输出端与功率放大器(133)的第一输入端连接，功率放大器(133)的第二输入端与低频脉冲调制电路(135)的输出端连接，功率放大器(133)的输出端与第二隔离器(134)的输入端连接，第二隔离器(134)的输出端与开关混合网络(14)连接，低频脉冲调制电路(135)的第一输入端与基带模块(11)连接，用于接收来自基带模块(11)的TTL信号，低频脉冲调制电路(135)的第二输入端与电源模块(10)连接。

7.根据权利要求6所述的一种支持在轨重构的多模式测控终端，其特征在于，所述的低频脉冲调制电路(135)根据返向TTL信号的发送与否来调制功放的漏极供电，在短报文测控体制实现功率放大器(133)脉冲式工作，从而降低功放模块(13)的功耗。

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