CN208739114U - 用于卫星测控的综合基带设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于卫星测控的综合基带设备。该用于卫星测控的综合基带设备包括遥测信号处理装置、时钟管理装置、电源管理装置和通讯总线，所述遥测信号处理装置设置有两路测控信号输入端口、一路自检信号输出端口和一路测控信号输出端口，所述时钟管理装置的控制端口与所述遥测信号处理装置的时钟切换端口电性连接，所述电源管理装置的供电端口与所述遥测信号处理装置的电源端口电性连接，所述遥测信号处理装置的通信端口与所述通讯总线电性连接。本申请解决了卫星测控信号传输设备通信能力差、可靠性低的技术问题。

Description

用于卫星测控的综合基带设备

技术领域

本申请涉及卫星系统测控技术领域，具体而言，涉及一种用于卫星测控的综合基带设备。

背景技术

卫星信息处理系统的主要任务是将卫星上的电子设备相互连接，实现卫星内部信息的采集、处理和控制，其主要功能包括：综合星务管理、姿态与轨道控制、电源与热控管理、测控管理、载荷数据传输和导航定位等。

目前卫星信息处理系统的信息传输主要以通信总线为主，如CAN总线、RS485总线、CPCI总线等；同时，还包括直接指令线、模拟量采集线、数字量采集线等多种专用数据通信线。但现阶段的卫星信息处理系统还存在以下缺陷：通信接口过多和线路连接关系复杂，不利于故障定位；测控信号与地面设备之间通信能力差、可靠性低。另外，现阶段的卫星信息处理系统缺乏信息传输中的自检功能，无法实时掌握传输信息的准确性，一旦出现信号传输质量过差或者信号传输错误的情况很难及时发现，对卫星的正常测控造成严重的影响。

针对相关技术中卫星测控信号传输设备通信能力差、可靠性低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种用于卫星测控的综合基带设备，以解决卫星测控信号传输设备通信能力差、可靠性低的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种用于卫星测控的综合基带设备。

根据本申请的用于卫星测控的综合基带设备，包括：接收卫星的遥测数据进行解调和对外传输并根据所述遥测数据输出自检信号的遥测信号处理装置、对接收所述遥测数据的时钟与所述遥测信号处理装置的工作时钟进行切换时钟管理装置、向所述遥测信号处理装置供电的电源管理装置和对外传输所述遥测信号处理装置接收到的遥测数据的通讯总线，所述遥测信号处理装置设置有两路测控信号输入端口、一路自检信号输出端口和一路测控信号输出端口，所述时钟管理装置的控制端口与所述遥测信号处理装置的时钟切换端口电性连接，所述电源管理装置的供电端口与所述遥测信号处理装置的电源端口电性连接，所述遥测信号处理装置的通信端口与所述通讯总线电性连接。

进一步的，所述遥测信号处理装置的控制信号接收端通过所述通讯总线与上位机的控制信号输出端电性连接，所述上位机上设置有控制输入装置。

进一步的，所述遥测信号处理装置包括两条信号输入线路、数字上变频器和FPGA控制器，每条所述信号输入线路又包括中频放大器和模数转换电路，所述中频放大器的信号输入端接收中频输入信号，所述中频放大器的信号输出端与所述模数转换电路的信号输入端电性连接，所述模数转换电路的信号输出端与所述FPGA控制器的信号输入端电性连接，所述FPGA控制器的信号输出端接入所述通讯总线，所述FPGA控制器的信号输出端与所述数字上变频器的信号输出端电性连接，通过所述数字上变频器对外输出中频输出信号。

进一步的，所述电源管理装置包括向所述FPGA控制器进行供电的电源管理电路和对电源进行滤波的电源接口电路，所述电源管理电路的电流输入端接入所述通讯总线，所述电源管理电路的电流输出端通过所述电源接口电路与所述FPGA控制器的电源端电性连接。

进一步的，所述时钟管理装置包括对所述模数转换电路、所述数字上变频器和所述FPGA控制器的时钟信号进行切换的时钟管理电路，所述时钟管理电路的时钟信号输出端分别与所述模数转换电路、所述数字上变频器和所述 FPGA控制器的时钟信号输入端电性连接，所述时钟信号管理电路的时钟信号输入端接收参考时钟信号。

进一步的，所述时钟管路电路的时钟信号输入端设置有锁相环电路。

进一步的，所述遥测信号处理装置还包括DSP控制器，所述DSP控制器和所述FPGA控制器的信号输入端和信号输出端相互连接，所述DSP控制器的信号输出端接入所述通讯总线。

进一步的，所述模数转换电路包括模数转换器、数模转换器和多个运算放大器，所述多个运算放大器依次串联连接，位于最前端的所述运算放大器的信号输入端与中频放大器的信号输出端电性连接，位于最后端的所述运算放大器的信号输出端与所述模数转换器的信号输入端电性连接，所述模数转换器的信号输出端与所述FPGA控制器的信号接收端电性连接，所述数模转换器的信号输入端与所述FPGA控制器的反馈信号输出端电性连接，所述数模转换器的信号输出端分别与所述多个运算放大器的信号输入端电性连接。

进一步的，所述用于卫星测控的综合基带设备还包括箱体，所述遥测信号处理装置、所述时钟管理装置和所述电源管理装置设置在所述箱体内。

进一步的，所述通讯总线为CPCI总线。

在本申请实施例中，遥测信号处理装置设置有两路测控信号输入端口和一路自检信号输出端口，时钟管理装置的控制端口与遥测信号处理装置的时钟切换端口电性连接，遥测信号处理装置的通信端口与通讯总线电性连接，通过时钟管理装置对接收遥测数据的时钟与遥测信号处理装置的工作时钟进行切换，达到了对遥测信号准确捕获跟踪的目的，通过遥测信号处理装置与通讯总线电性连接可对接收到的遥测信号进行解调并完成数据的传输，从而实现了准确捕获遥测信号并进行可靠的数据传输的技术效果，具有同时对两路中频遥测信号进行接收、解调和传输的能力，而且能够遥测数据输出自检信号，遥测信号处理能力更强，进而解决了卫星测控信号传输设备通信能力差、可靠性低的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型用于卫星测控的综合基带设备的结构示意图；

图2是本实用新型用于卫星测控的综合基带设备中遥测信号处理装置的电路结构框图；

图3是遥测信号处理装置中模数转换电路的电路结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请涉及一种用于卫星测控的综合基带设备，该用于卫星测控的综合基带设备包括遥测信号处理装置1、时钟管理装置2、电源管理装置3和通讯总线4，遥测信号处理装置1用于接收卫星的遥测数据进行解调和对外传输，并根据遥测数据输出自检信号；时钟管理装置2用于对接收遥测数据的时钟与遥测信号处理装置1的工作时钟进行切换；电源管理装置3用于对电源进行滤波，并向遥测信号处理装置1供电；通讯总线4用于对外传输遥测信号处理装置1接收到的遥测数据。遥测信号处理装置1设置有两路测控信号输入端口、一路自检信号输出端口和一路测控信号输出端口，时钟管理装置2 的控制端口与遥测信号处理装置1的时钟切换端口电性连接，电源管理装置3 的供电端口与遥测信号处理装置1的电源端口电性连接，遥测信号处理装置1 的通信端口与通讯总线4电性连接。通过时钟管理装置2对接收遥测数据的时钟与遥测信号处理装置1的工作时钟进行切换，达到了对遥测信号准确捕获跟踪的目的，通过遥测信号处理装置1与通讯总线4电性连接可对接收到的遥测信号进行解调并完成数据的传输，也可通过测控信号输出端口将解调完成的数据直接对外输出，从而实现了准确捕获遥测信号并进行可靠的数据传输的技术效果。本实用新型具有同时对两路中频遥测信号进行接收、解调和传输的能力，而且能够遥测数据输出自检信号，遥测信号处理能力更强。

如图1所示，遥测信号处理装置1的控制信号接收端通过通讯总线4与上位机的控制信号输出端电性连接，上位机上设置有控制输入装置。

本实用新型的一些实施例中，控制输入装置可但不限于为显示器和键盘，可通过显示器显示上位机接收到的数据信息，并通过键盘输入控制信息，通过通讯总线4将控制信号传输给遥测信号处理装置1，从而对遥测信号处理装置 1的工作状态进行远程控制。

如图1所示，通讯总线4上设置有网络接口，通过网络接口接入双端口网络，双端口网络对应接入数据网络和监控网络，通过数据网络对采集到的遥测数据进行存储和上传网络平台，通过监控网络根据采集到的遥测数据对卫星的状态进行实时监测。

如图2所示，遥测信号处理装置1包括两条信号输入线路、数字上变频器和FPGA控制器，每条信号输入线路又包括中频放大器和模数转换电路，中频放大器的信号输入端接收中频输入信号，中频放大器的信号输出端与模数转换电路的信号输入端电性连接，模数转换电路的信号输出端与FPGA控制器的信号输入端电性连接，FPGA控制器的信号输出端接入通讯总线4，FPGA控制器的信号输出端与数字上变频器的信号输出端电性连接，通过数字上变频器对外输出中频输出信号。设置有两路信号输入线路，可满足两路中频输入信号的采集，采集到的中频输入信号通过中频放大器放大后，通过模数转换电路将模拟信号转换为数字信号传输给FPGA控制器，FPGA控制器对接收到的数字信号进行数据解调后通过通讯总线进行数据传输，经过FPGA控制器解调后的模拟信号通过数字上变频器对外输出中频输出信号，该中频输出信号即为遥测信号处理装置1根据遥测数据输出的自检信号。

本实用新型的一些实施例中，中频输入信号和中频输出信号都为70MHz 的遥测信号。

本实用新型的一些实施例中，FPGA控制器采用但不限于Xilinx公司的XC4VLX160，每片FPGA控制器具有1600万门，可以完成遥测信号的捕获、跟踪、数据解调和数据上传的功能。

如图2所示，电源管理装置3包括向FPGA控制器进行供电的电源管理电路和对电源进行滤波的电源接口电路，电源管理电路的电流输入端接入通讯总线4，电源管理电路的电流输出端通过电源接口电路与FPGA控制器的电源端电性连接。

本实用新型的一些实施例中，电源管理电路上设有低压差线性稳压器，可将通讯总线4提供的+5V或者+3.3V电压转换为对中频信号进行处理的+2.5V、+1.8V、+1.2V的电源电压，并向FPGA控制器进行供电，另外，电源接口电路采用LC滤波电路。既满足对FPGA控制器对中频信号处理的电压要求，又能够保证供电稳定。

如图2所示，时钟管理装置2包括锁相环电路和对模数转换电路、数字上变频器和FPGA控制器的时钟信号进行切换的时钟管理电路，时钟管理电路的时钟信号输出端分别与模数转换电路、数字上变频器和FPGA控制器的时钟信号输入端电性连接，时钟信号管理电路的时钟信号输入端通过锁相环电路接收参考时钟信号，参考时钟信号为10MHz的时钟源信号，对模数转换电路、数字上变频器和FPGA控制器的时钟信号进行切换，以时钟源信号作为基准信号。时钟管理电路通过接收时钟源信号作为时钟基准信号，并产生模数转换电路、数字上变频器和FPGA控制器工作需要的时钟信号，进而控制模数转换电路、数字上变频器和FPGA控制器的工作时间。

本实用新型的一些实施例中，时钟管理电路所采用的芯片为锁相倍频芯片AD9520。

本实用新型的一些实施例中，数字上变频器采用AD公司的AD9777，数字上变频器为三个，可产生中频模拟信号。

如图2所示，遥测信号处理装置1还包括DSP控制器，DSP控制器和FPGA 控制器的信号输入端和信号输出端相互连接，DSP控制器的信号输出端接入通讯总线4。通过DSP控制器与FPGA控制器配合对遥测信号进行解调，处理能力强，可扩展性强，另外，DSP控制器能够使缩短指令周期，提高处理速度。

本实用新型的一些实施例中，DSP控制器采用但不限于美国TI公司的TMS320C6713，具有最快300MHz的内部工作时钟。

如图3所示，模数转换电路包括模数转换器、数模转换器和两个运算放大器，两个运算放大器依次串联连接，位于最前端的运算放大器的信号输入端与中频放大器的信号输出端电性连接，位于最后端的运算放大器的信号输出端与模数转换器的信号输入端电性连接，模数转换器的信号输出端与FPGA控制器的信号接收端电性连接，数模转换器的信号输入端与FPGA控制器的反馈信号输出端电性连接，数模转换器的信号输出端分别与两个运算放大器的信号输入端电性连接。

本实用新型的一些实施例中，运算放大器可采用但不限于AD8367。

AD8367具有两种工作模式，一种是高电平模式(外加逻辑电平＝“1”)，一种是低电平模式(外加逻辑电平＝“0”)，上述两种模式由AD8367的引脚4 外加逻辑电平实现控制。

在高电平模式下，AD8367可作为一个压控增益放大器(VGA)使用，给 AD8367外加一个控制电压可直接控制增益，外加电压从50mV到950mV范围变化时，AD8367的增益由+42.5dB到-2.5dB变化，外加电压每增加20mV 衰减增加1dB，增益随着外加电压的增大而增大。高电平模式下AD8367内部的衰减器可做数控衰减器使用；

在低电平模式下，AD8367可以作为AGC电路使用，主要原因在于AD8367 的内部集成有一个平方率检波器，同时在片内设置有一个参考电平354mVrms (对应于1VP-P的正弦波)。AD8367将输出信号电平与内置参考电平比较，通过检波器产生一个控制电压VAGC，可以直接控制放大器的增益。当放大器输出信号电平与内置参考电平相等时，环路达到稳定。在低电平模式下，控制增益随控制电压的增大而减小。

本实用新型的一些实施例中，模数转换器可采用但不限于AD6645。

本实用新型的一些实施例中，数模转换器可采用但不限于AD9779。

本实用新型的模数转换电路中AD8367选用高电平模式，两个AD8367增加控制范围，由FPGA控制器检测AGC(自动增益控制)信号输出强度，给出相应的数字控制信号，经数模转换器后同时传输给两各AD8367，该种模式下，是将数字化的AGC信号出输给FPGA控制器进行检波，反馈信号通过模数转换器回传给FPGA控制器，可使复杂的AGC控制通过采用数字信号处理技术较为容易的得到实现，具有快速收敛和精确的稳态响应的优点。

本实用新型用于卫星测控的综合基带设备还包括箱体，箱体为长方体形结构，遥测信号处理装置、时钟管理装置和电源管理装置设置在箱体内。

本实用新型的一些实施例中，通讯总线采用但不限于CPCI总线，CPCI 总线接口可靠性高，具有强抗震能力，保证信号传输的稳定性。

该用于卫星测控的综合基带设备的工作原理为：通过两路中频放大器可同时接收两路中频输入信号，对中频信号进行捕获和跟踪，中频输入信号通过中频放大器放大后进入模数转换电路，经过模数转换电路将模拟信号转换为数字信号后传输给FPGA控制器进行遥测信号的解调，FPGA控制器配合DSP控制器提高处理能力和功能可扩展能立，提高遥测信号的处理速度，并将处理后的遥测信号上传CPCI总线进行遥测信号的传输和存储。对遥测信号的处理过程中，锁相环电路和时钟管理电路根据外部输入的参考时钟信号对模数转换电路、数字上变频器和FPGA控制器的工作时钟信号进行切换。FPGA控制器可通过数字上变频器对外输出中频模拟信号。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于卫星测控的综合基带设备，其特征在于，包括：接收卫星的遥测数据进行解调和对外传输并根据所述遥测数据输出自检信号的遥测信号处理装置(1)、对接收所述遥测数据的时钟与所述遥测信号处理装置(1)的工作时钟进行切换时钟管理装置(2)、向所述遥测信号处理装置(1)供电的电源管理装置(3)和对外传输所述遥测信号处理装置(1)接收到的遥测数据的通讯总线(4)，所述遥测信号处理装置(1)设置有两路测控信号输入端口、一路自检信号输出端口和一路测控信号输出端口，所述时钟管理装置(2)的控制端口与所述遥测信号处理装置(1)的时钟切换端口电性连接，所述电源管理装置(3)的供电端口与所述遥测信号处理装置(1)的电源端口电性连接，所述遥测信号处理装置(1)的通信端口与所述通讯总线(4)电性连接。

2.根据权利要求1所述的用于卫星测控的综合基带设备，其特征在于，所述遥测信号处理装置(1)的控制信号接收端通过所述通讯总线(4)与上位机的控制信号输出端电性连接，所述上位机上设置有控制输入装置。

3.根据权利要求1所述的用于卫星测控的综合基带设备，其特征在于，所述遥测信号处理装置(1)包括两条信号输入线路、数字上变频器和FPGA控制器，每条所述信号输入线路又包括中频放大器和模数转换电路，所述中频放大器的信号输入端接收中频输入信号，所述中频放大器的信号输出端与所述模数转换电路的信号输入端电性连接，所述模数转换电路的信号输出端与所述FPGA控制器的信号输入端电性连接，所述FPGA控制器的信号输出端接入所述通讯总线(4)，所述FPGA控制器的信号输出端与所述数字上变频器的信号输出端电性连接，通过所述数字上变频器对外输出中频输出信号。

4.根据权利要求3所述的用于卫星测控的综合基带设备，其特征在于，所述电源管理装置(3)包括向所述FPGA控制器进行供电的电源管理电路和对电源进行滤波的电源接口电路，所述电源管理电路的电流输入端接入所述通讯总线(4)，所述电源管理电路的电流输出端通过所述电源接口电路与所述FPGA控制器的电源端电性连接。

5.根据权利要求3所述的用于卫星测控的综合基带设备，其特征在于，所述时钟管理装置(2)包括对所述模数转换电路、所述数字上变频器和所述FPGA控制器的时钟信号进行切换的时钟管理电路，所述时钟管理电路的时钟信号输出端分别与所述模数转换电路、所述数字上变频器和所述FPGA控制器的时钟信号输入端电性连接，所述时钟信号管理电路的时钟信号输入端接收参考时钟信号。

6.根据权利要求5所述的用于卫星测控的综合基带设备，其特征在于，所述时钟管路电路的时钟信号输入端设置有锁相环电路。

7.根据权利要求3所述的用于卫星测控的综合基带设备，其特征在于，所述遥测信号处理装置(1)还包括DSP控制器，所述DSP控制器和所述FPGA控制器的信号输入端和信号输出端相互连接，所述DSP控制器的信号输出端接入所述通讯总线(4)。

8.根据权利要求3所述的用于卫星测控的综合基带设备，其特征在于，所述模数转换电路包括模数转换器、数模转换器和多个运算放大器，所述多个运算放大器依次串联连接，位于最前端的所述运算放大器的信号输入端与中频放大器的信号输出端电性连接，位于最后端的所述运算放大器的信号输出端与所述模数转换器的信号输入端电性连接，所述模数转换器的信号输出端与所述FPGA控制器的信号接收端电性连接，所述数模转换器的信号输入端与所述FPGA控制器的反馈信号输出端电性连接，所述数模转换器的信号输出端分别与所述多个运算放大器的信号输入端电性连接。

9.根据权利要求1所述的用于卫星测控的综合基带设备，其特征在于，所述用于卫星测控的综合基带设备还包括箱体，所述遥测信号处理装置(1)、所述时钟管理装置(2)和所述电源管理装置(3)设置在所述箱体内。

10.根据权利要求1所述的用于卫星测控的综合基带设备，其特征在于，所述通讯总线(4)为CPCI总线。