專利名稱：微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種航天信息技術(shù)，尤其涉及一種基于軟件無線電的微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
目前通常采用較成熟的模擬電路實(shí)現(xiàn)測(cè)控通信收發(fā)機(jī)中上變頻、下變頻、調(diào)制解調(diào)等功能的前端電路，系統(tǒng)體積、重量、功耗都很大，這對(duì)于體積、重量、功耗都有較高要求的星載系統(tǒng)來說是不利的。關(guān)于衛(wèi)星測(cè)控通信系統(tǒng)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外近年公開的研究成果較少，基本上都是采用設(shè)計(jì)數(shù)?；旌螦SIC(專用集成電路)的技術(shù)路線。微納衛(wèi)星由于體積小，星上電池供電能力有限，要求星上設(shè)備集成度高、功耗低；另一方面，受總成本及研制周期限制，要求星上設(shè)備成本低、研制周期短，不能采用設(shè)計(jì)ASIC的技術(shù)路線。因此， 現(xiàn)有技術(shù)均不完全適用于微納衛(wèi)星。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，實(shí)現(xiàn)高集成、低功耗、運(yùn)行可靠且抗干擾性較高。本發(fā)明實(shí)提供一種微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟1)上行信號(hào)處理；11)通過星地射頻接收通道接收射頻信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行功率放大、模擬變頻、自動(dòng)增益控制形成上行模擬中頻信號(hào)；12)對(duì)接收的來自星地射頻接收通道的上行模擬中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換形成上行數(shù)字中頻信號(hào)，經(jīng)數(shù)字降頻并分成兩路，一路通過上行信道進(jìn)行QPSK解調(diào)、信道解碼和協(xié)議處理得到上行數(shù)傳數(shù)據(jù)，經(jīng)接口交由星載計(jì)算機(jī)處理，完成地面到衛(wèi)星的數(shù)傳；另一路通過PM解調(diào)得到測(cè)控視頻信號(hào)，對(duì)所述測(cè)控視頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)距音濾波和BPSK解調(diào)后分別得到側(cè)音信號(hào)和上行PCM遙控幀，將側(cè)音信號(hào)送至所述收發(fā)系統(tǒng)下行信道，與遙測(cè)信號(hào)合成下行PM調(diào)制信號(hào)；將所述上行PCM遙控幀經(jīng)過協(xié)議處理轉(zhuǎn)換成遙控指令，經(jīng)接口送至星載計(jì)算機(jī)完成遙控；2)下行信號(hào)處理；21)通過接口從星載計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)單元獲得兩路數(shù)據(jù)；一路數(shù)據(jù)是下行PCM遙測(cè)幀，對(duì)所述下行PCM遙測(cè)幀進(jìn)行下行遙測(cè)信道格式編排、信道編碼及BPSK調(diào)制，形成PCM/ PSK遙測(cè)信號(hào)，與所述側(cè)音信號(hào)合并后，再進(jìn)行下行測(cè)控載波PM調(diào)制，形成下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)；另一路數(shù)據(jù)是下行數(shù)傳幀，所述下行數(shù)傳幀經(jīng)過下行數(shù)傳信道格式編排、下行數(shù)傳載波QPSK調(diào)制，形成下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)；合并所述下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)和所述下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)，經(jīng)插值濾波，數(shù)字增頻形成下行數(shù)字中頻信號(hào)；將所述下行數(shù)字中頻信號(hào)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換形成下行模擬中頻信號(hào)送入星地射頻發(fā)射通道。
22)通過星地射頻發(fā)射通道接收所述下行模擬中頻信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行功率放大、模擬變頻、自動(dòng)增益控制形成射頻信號(hào)完成遙測(cè)和衛(wèi)星到地面的數(shù)傳。本發(fā)明提供一種微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)，包括收發(fā)端，用于收發(fā)射頻信號(hào)，包括星地接收天線、星地發(fā)射天線；射頻前端模塊，包括星地射頻模塊，用于完成主衛(wèi)星與地面之間的信號(hào)傳輸；包括星地射頻接收通道，用于對(duì)接收的射頻信號(hào)進(jìn)行模擬降頻處理形成中頻信號(hào)；星地射頻發(fā)射通道，用于對(duì)接收的射頻信號(hào)進(jìn)行模擬增頻處理形成中頻信號(hào)；中頻基帶信號(hào)處理模塊，用于對(duì)接收的所述中頻信號(hào)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字變頻和數(shù)字調(diào)制解調(diào)；包括上行信號(hào)處理模塊，通過對(duì)上行數(shù)字中頻信號(hào)的處理完成地面對(duì)衛(wèi)星的遙控和上行數(shù)據(jù)的傳輸；對(duì)接收的來自星地射頻接收通道的上行模擬中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換形成上行數(shù)字中頻信號(hào)，經(jīng)數(shù)字降頻并分成兩路，一路通過上行信道進(jìn)行QPSK解調(diào)、信道解碼和協(xié)議處理得到上行數(shù)傳數(shù)據(jù)，經(jīng)接口交由星載計(jì)算機(jī)處理，完成地面到衛(wèi)星的數(shù)傳；另一路通過PM解調(diào)得到測(cè)控視頻信號(hào)，對(duì)所述測(cè)控視頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)距音濾波和BPSK解調(diào)后分別得到側(cè)音信號(hào)和上行PCM遙控幀，將側(cè)音信號(hào)送至所述收發(fā)系統(tǒng)下行信道，與PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)合成下行PM調(diào)制信號(hào)；將所述上行PCM遙控幀經(jīng)過協(xié)議處理轉(zhuǎn)換成遙控指令，經(jīng)接口送至星載計(jì)算機(jī)完成遙控；下行信號(hào)處理模塊，通過對(duì)下行數(shù)字中頻信號(hào)的處理完成衛(wèi)星對(duì)地面的遙測(cè)和下行數(shù)據(jù)傳輸；通過接口從星載計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)單元獲得兩路數(shù)據(jù)；一路數(shù)據(jù)是下行PCM遙測(cè)幀，對(duì)所述下行PCM遙測(cè)幀進(jìn)行下行遙測(cè)信道格式編排、信道編碼及BPSK調(diào)制，形成下行 PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)，與所述側(cè)音信號(hào)合并后，再進(jìn)行下行測(cè)控載波PM調(diào)制，形成下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)；另一路數(shù)據(jù)是下行數(shù)傳幀，所述下行數(shù)傳幀經(jīng)過下行數(shù)傳信道格式編排、下行數(shù)傳載波QPSK調(diào)制，形成下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)；合并所述下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)和所述下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)，經(jīng)插值濾波，數(shù)字增頻形成下行數(shù)字中頻信號(hào)；將所述下行數(shù)字中頻信號(hào)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換形成下行模擬中頻信號(hào)送入星地射頻發(fā)射通道。其中上述的BPSK是Binary Phase Shift Keying的縮略語簡(jiǎn)稱，意為雙相移相鍵控；PM是用調(diào)制信號(hào)控制載波信號(hào)相位變化的一種信號(hào)變化方式；QPSK是Quadrature Phase Shift Keying的縮略語簡(jiǎn)稱，意為正交相移鍵控。本發(fā)明提供的微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，⑴ 使用USB測(cè)控和通信利用軟件無線電的原理，采用全數(shù)字化的方式，在低功耗 FPGA(Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片中實(shí)現(xiàn)。模擬前端電路僅實(shí)現(xiàn)上變頻、下變頻、功放以及低噪放的功能。使微納衛(wèi)星的測(cè)控通信達(dá)到功耗低的要求； O)USB測(cè)控和通信的編碼解碼、基帶成型、調(diào)制解調(diào)，均在一個(gè)芯片中實(shí)現(xiàn)，不需要額外的功能模塊以及芯片，這樣減少了多模塊交互數(shù)據(jù)傳輸所需接口數(shù)目，增加了系統(tǒng)的集成度， 降低了整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度；C3)利用軟件無線電技術(shù)，數(shù)字化處理測(cè)控通信數(shù)據(jù)，有利于在星上復(fù)雜環(huán)境中運(yùn)行，提高抗干擾能力，提高了可靠性。(4)充分利用軟件的可重組性實(shí)現(xiàn)多功能。微波統(tǒng)一系統(tǒng)的各種功能均可在硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)各種不同的軟件功能模塊，用軟件實(shí)現(xiàn)，基于軟件的可重組特性可以很容易滿足不同任務(wù)的多種需求。


圖1為本發(fā)明微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)中頻基帶信號(hào)處理模塊實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)射頻接收通道的信號(hào)流程圖。圖4為本發(fā)明微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)射頻發(fā)射通道的信號(hào)流程圖。圖5為本發(fā)明微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法實(shí)施例的信號(hào)流程圖。附圖標(biāo)記星間天線13 ；星間天線14 ；接口模塊 33;控制模塊34;下變頻器；351;上變頻器352 ；協(xié)議處理器321;數(shù)據(jù)通信接口 322;存儲(chǔ)單元接口 332;星載計(jì)算機(jī)接口 331;其他分系統(tǒng)接口 333。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例如圖1-5所示，本發(fā)明提供一種微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)，包括收發(fā)端、射頻前端模塊、中頻基帶信號(hào)處理模塊。收發(fā)端用于收發(fā)射頻信號(hào)，包括星地接收天線11、星地發(fā)射天線12和星間天線 13、星間天線14 ；射頻前端模塊2，包括星地射頻模塊21，星地射頻模塊21，用于完成主衛(wèi)星與地面之間的信號(hào)傳輸，包括星地射頻接收通道211、星地射頻發(fā)射通道212，星地射頻接收通道211，用于對(duì)接收的射頻信號(hào)進(jìn)行模擬降頻處理形成中頻信號(hào)，星地射頻發(fā)射通道212， 用于對(duì)接收的射頻信號(hào)進(jìn)行模擬增頻處理形成中頻信號(hào)；中頻基帶信號(hào)處理模塊，用于對(duì)接收的所述中頻信號(hào)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字變頻和數(shù)字調(diào)制解調(diào)；中頻基帶信號(hào)處理模塊由遙控模塊和遙測(cè)模塊集成，其中，上行信號(hào)處理模塊，通過對(duì)上行數(shù)字中頻信號(hào)的處理完成地面對(duì)衛(wèi)星的遙控和上
星地接收天線11 ； 星地發(fā)射天線12 ； 射頻前端模塊2 ； 星地射頻模塊21 ； 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊31 ； 協(xié)議處理模塊32 ； PM解調(diào)模塊355 ； PM調(diào)制模塊356 ； 實(shí)時(shí)遙控遙測(cè)接口
星地射頻接收通道211 ； 星地射頻發(fā)射通道212 ； 測(cè)控通信中頻處理模塊35 ； 中頻基帶信號(hào)處理模塊3 ； QPSK解調(diào)模塊353 ； QPSK調(diào)制模塊354 ； BPSK解調(diào)模塊357 ； BPSK調(diào)制模塊358 ；
8行數(shù)據(jù)的傳輸；對(duì)接收的來自星地射頻接收通道211的上行模擬中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換形成上行數(shù)字中頻信號(hào)，經(jīng)數(shù)字降頻并分成兩路，一路通過上行信道進(jìn)行QPSK解調(diào)、信道解碼和協(xié)議處理得到上行數(shù)傳數(shù)據(jù)，經(jīng)接口交由星載計(jì)算機(jī)處理，完成地面到衛(wèi)星的數(shù)傳；另一路通過PM解調(diào)得到測(cè)控視頻信號(hào)，對(duì)所述測(cè)控視頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)距音濾波和BPSK解調(diào)后分別得到側(cè)音信號(hào)和上行PCM遙控幀，將側(cè)音信號(hào)送至所述收發(fā)系統(tǒng)下行信道，與遙測(cè)信號(hào)合成下行PM調(diào)制信號(hào)；將所述上行PCM遙控幀經(jīng)過協(xié)議處理轉(zhuǎn)換成遙控指令，經(jīng)接口送至星載計(jì)算機(jī)完成遙控；下行信號(hào)處理模塊，通過對(duì)下行數(shù)字中頻信號(hào)的處理完成衛(wèi)星對(duì)地面的遙測(cè)和下行數(shù)據(jù)傳輸；通過接口從星載計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)單元獲得兩路數(shù)據(jù)；一路數(shù)據(jù)是下行PCM遙測(cè)幀，對(duì)所述下行PCM遙測(cè)幀進(jìn)行下行遙測(cè)信道格式編排、信道編碼及BPSK調(diào)制，形成下行 PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)，與所述側(cè)音信號(hào)合并后，再進(jìn)行下行測(cè)控載波PM調(diào)制，形成下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)；另一路數(shù)據(jù)是下行數(shù)傳幀，所述下行數(shù)據(jù)幀經(jīng)過下行數(shù)傳信道格式編排、下行數(shù)傳載波QPSK調(diào)制，形成下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)；合并所述下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)和所述下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)，經(jīng)插值濾波，數(shù)字增頻形成下行數(shù)字中頻信號(hào)；將所述下行數(shù)字中頻信號(hào)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換形成下行模擬中頻信號(hào)送入星地射頻發(fā)射通道212。上行信號(hào)處理模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、上行測(cè)控通信中頻處理模塊、上行協(xié)議處理模塊、控制模塊34、上行接口模塊。模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)接收來自星地射頻接收通道211的模擬中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換形成上行數(shù)字中頻信號(hào)，由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和中頻濾波器組成。上行測(cè)控通信中頻處理模塊，包括下變頻器351，通信解調(diào)模塊，遙控解調(diào)模塊。 其中，下變頻器351，用于對(duì)所述上行數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行降頻處理形成上行數(shù)字一級(jí)降頻信號(hào)。通信解調(diào)模塊用于對(duì)所述上行數(shù)字降頻信號(hào)進(jìn)行QPSK解調(diào)形成上行數(shù)傳信令幀，輸送至上行協(xié)議處理模塊，主要由QPSK解調(diào)模塊353構(gòu)成，用于對(duì)所述上行數(shù)字降頻信號(hào)號(hào)通過載波捕獲跟蹤、時(shí)間同步、判決，回復(fù)出上行數(shù)傳信令幀。遙控解調(diào)模塊對(duì)所述上行數(shù)字降頻信號(hào)進(jìn)行PM解調(diào)形成所述測(cè)控視頻信號(hào)，對(duì)所述測(cè)控視頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)距音濾波和 BPSK解調(diào)后分別得所述側(cè)音信號(hào)和所述上行PCM遙控幀，將所述上行PCM遙控幀傳遞至上行協(xié)議處理模塊；主要由PM解調(diào)模塊355和BPSK解調(diào)模塊357組成，PM解調(diào)模塊355用于對(duì)所述上行數(shù)字降頻信號(hào)進(jìn)行捕獲跟蹤，數(shù)字域解調(diào)，提取所述測(cè)控視頻信號(hào)，對(duì)該測(cè)控視頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)距音濾波處理得所述側(cè)音信號(hào)和PCM/PSK遙控信號(hào)；BPSK解調(diào)模塊357用于對(duì)所述PCM/PSK遙控信號(hào)載波同步、時(shí)間同步、判決，回復(fù)出經(jīng)過信道編碼的上行PCM(脈沖編碼調(diào)制)遙控幀。上行協(xié)議處理模塊，用于將接收的所述上行PCM遙控幀進(jìn)行處理，提取遙控指令給星載計(jì)算機(jī)；并將接收的上行數(shù)傳信令幀進(jìn)行處理，提取上行數(shù)傳數(shù)據(jù)給所述星載計(jì)算機(jī)；主要由第一協(xié)議處理模塊、第一數(shù)據(jù)通信接口和實(shí)時(shí)遙控接口組成。第一協(xié)議處理模塊，用于對(duì)所述經(jīng)過信道編碼的上行PCM遙控幀進(jìn)行信道解碼通信格式剝離得到PCM遙控幀，并對(duì)所述PCM遙控幀進(jìn)行處理，提取直接開關(guān)遙控指令，送至電源系統(tǒng)，并將所述上行 PCM遙控幀送至外圍設(shè)備；用于對(duì)所述上行數(shù)傳信令幀進(jìn)行信道解碼通信格式剝離，提取上行數(shù)傳數(shù)據(jù)送至外圍設(shè)備。第一數(shù)據(jù)通信接口，用于連接所述QPSK解調(diào)模塊；實(shí)時(shí)遙控接口，用于連接所述BPSK解調(diào)模塊357。
控制模塊34，用于由所述星載計(jì)算機(jī)根據(jù)所述遙控指令反饋到所述控制模塊的控制信號(hào)控制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，下變頻器，通信解調(diào)模塊，遙控解調(diào)模塊，上行協(xié)議處理模塊的動(dòng)作；上行接口模塊，用于連接外圍設(shè)備、上行協(xié)議處理模塊及控制模，包括星載計(jì)算機(jī)接口 331、存儲(chǔ)單元接口 332和其他分系統(tǒng)接口 333。下行信號(hào)處理模塊包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器、下行測(cè)控通信中頻處理模塊、下行協(xié)議處理模塊、下行接口模塊。下行接口處理模塊，用于連接外圍設(shè)備、下行協(xié)議處理模塊，包括星載計(jì)算機(jī)接口 331、存儲(chǔ)單元接口 332和其他分系統(tǒng)接口 333。下行協(xié)議處理模塊，用于將接收的來自于所述星載計(jì)算機(jī)的下行PCM遙測(cè)幀進(jìn)行處理轉(zhuǎn)發(fā)至遙測(cè)調(diào)制模塊；將接收的來自于存儲(chǔ)單元的下行數(shù)傳幀進(jìn)行處理發(fā)送至所述通信調(diào)制模塊；包括第二協(xié)議處理模塊，第二數(shù)據(jù)通信接口和實(shí)時(shí)遙測(cè)接口 ；第二協(xié)議處理模塊與第一協(xié)議處理模塊集成于協(xié)議處理器321中，用于接收來自所述星載計(jì)算機(jī)的所述下行PCM遙測(cè)幀，進(jìn)行下行遙測(cè)信道格式編排、信道編碼后通過所述實(shí)時(shí)遙測(cè)接口發(fā)送至所述BPSK調(diào)制模塊；用于接收所述存儲(chǔ)單元的所述下行數(shù)傳幀，進(jìn)行下行數(shù)傳信道格式編排、信道編碼后通過所述第二數(shù)據(jù)通信接口轉(zhuǎn)發(fā)至QPSK調(diào)制模塊；第二數(shù)據(jù)通信接口與第一數(shù)據(jù)通信接口一體集成于數(shù)據(jù)通信接口 322中，用于連接所述QPSK調(diào)制模塊356 ；實(shí)時(shí)遙測(cè)接口與實(shí)時(shí)遙控接口一體集成于實(shí)時(shí)遙控遙測(cè)接口 323中，用于連接所述BPSK調(diào)制模塊 358。下行測(cè)控通信中頻處理模塊，主要由遙測(cè)調(diào)制模塊、通信調(diào)制模塊和上變頻器352 組成。遙測(cè)調(diào)制模塊，用于對(duì)接收到的經(jīng)過下行協(xié)議處理的所述下行PCM遙測(cè)幀進(jìn)行BPSK 調(diào)制到實(shí)時(shí)遙測(cè)副載波上，并與從所述測(cè)控視頻信號(hào)分離出的側(cè)音信號(hào)合并，經(jīng)PM調(diào)制到下行測(cè)控載波上；主要由BPSK調(diào)制模塊358和PM調(diào)制模塊356組成，BPSK調(diào)制模塊358 用于對(duì)所述第二協(xié)議處理器發(fā)送的經(jīng)過下行協(xié)議處理的所述下行PCM遙測(cè)幀進(jìn)行BPSK調(diào)制得到PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)，對(duì)所述PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)和所述側(cè)音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字合成；PM調(diào)制模塊356 ；用于將上述數(shù)字合成后形成的數(shù)字信號(hào)經(jīng)PM調(diào)制到4MHz的所述下行測(cè)控載波上。通信調(diào)制模塊，用于對(duì)接收到的經(jīng)過下行協(xié)議處理的所述下行數(shù)傳幀進(jìn)行QPSK調(diào)制到下行數(shù)傳載波上；合并所述下行測(cè)控載波與下行數(shù)傳載波，并經(jīng)插值濾波形成下行數(shù)字增頻信號(hào)；主要由QPSK調(diào)制模塊邪4構(gòu)成，用于對(duì)所述第二協(xié)議處理器發(fā)送的所述經(jīng)過下行協(xié)議處理的下行數(shù)傳幀進(jìn)行QPSK調(diào)制到6MHz的所述下行數(shù)傳載波上；并將所述下行測(cè)控載波與下行數(shù)傳載波經(jīng)過合路，完成插值濾波送至所述數(shù)模芯片。上變頻器352，用于對(duì)所述下行數(shù)字一級(jí)增頻信號(hào)進(jìn)行增頻處理形成下行數(shù)字中頻信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)接收的下行數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換形成下行模擬中頻信號(hào)發(fā)送至星地射頻發(fā)射通道212。如圖2-5所示，其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器集成在數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊32中；上行測(cè)控通信中頻處理模塊與下行測(cè)控通信中頻處理模塊集成在測(cè)控通信中頻處理模塊35中， 為地面測(cè)控設(shè)備提供雙向相干載波多普勒跟蹤信標(biāo)以供地面測(cè)控設(shè)備跟蹤、測(cè)角、測(cè)速；上行協(xié)議處理模塊與下行協(xié)議處理模塊集成在協(xié)議處理模塊32中；上行接口模塊與下行接口模塊集成在接口模塊33中。另外QPSK調(diào)制模塊邪4與QPSK解調(diào)模塊353為一體設(shè)置于QPSK調(diào)制解調(diào)模塊內(nèi)，PM調(diào)制模塊356與PM解調(diào)模塊355 —體設(shè)置于PM調(diào)制解調(diào)模塊內(nèi)，BPSK調(diào)制模塊358與BPSK解調(diào)模塊357 —體設(shè)置于BPSK調(diào)制解調(diào)模塊內(nèi)，同時(shí)，QPI 調(diào)制解調(diào)模塊、PM調(diào)制解調(diào)模塊和BPSK調(diào)制解調(diào)模塊一體設(shè)置于調(diào)制解調(diào)模塊內(nèi)，集成化程度較高，節(jié)約占用空間和重量。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊32由A/D (模數(shù))信號(hào)調(diào)理模塊、A/D、D/A (數(shù)模)以及中頻濾波器組成。主要功能(1)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊32接收來自SMA端口的模擬信號(hào)，由A/D信號(hào)調(diào)理模塊完成對(duì)接收信號(hào)的預(yù)處理，再由A/D完成采樣，送入中頻處理模塊的下變頻模塊中；(2)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊32對(duì)中頻處理模塊中上變頻模塊的輸出數(shù)據(jù)，由D/A完成數(shù)模轉(zhuǎn)換，并由中頻濾波器濾波后最終輸出30M中頻的模擬信號(hào)到SMA端口。測(cè)控通信中頻處理模塊35，主要由上變頻器352、下變頻器351、PM調(diào)制解調(diào)模塊、 BPSK調(diào)制解調(diào)模塊以及QPSK調(diào)制解調(diào)模塊組成。主要功能(1)為地面測(cè)控設(shè)備提供雙向相干載波多普勒跟蹤信標(biāo)以供地面測(cè)控設(shè)備跟蹤、 測(cè)角、測(cè)速；(2)捕獲跟蹤上行中頻信號(hào)中的殘余載波，數(shù)字域PM解調(diào)，提取側(cè)音信號(hào)和副載波遙控信號(hào)，并將副載波遙控信號(hào)提供給BPSK解調(diào)模塊；(3)在分包遙測(cè)模式下，對(duì)側(cè)音信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到下行信號(hào)處理模塊進(jìn)行下行調(diào)制并經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊傳輸至射頻發(fā)射通道；(4)在PCM遙測(cè)模式下，對(duì)側(cè)音信號(hào)和遙測(cè)信號(hào)分別進(jìn)行下行調(diào)制，并對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字合成，經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊傳輸至射頻發(fā)射通道；(5)接收來自USB應(yīng)答機(jī)輸出的PSK遙控信號(hào)，并進(jìn)行BPSK解調(diào)、判決、信道解碼， 恢復(fù)出PCM遙控幀；接收來自協(xié)議處理模塊32的PCM遙測(cè)數(shù)據(jù)幀，進(jìn)行信源信道編碼、PSK 調(diào)制處理，送到PM調(diào)制模塊；(6)接收來自中頻收發(fā)信號(hào)處理通道輸出的QPSK數(shù)傳信號(hào)，進(jìn)行載波捕獲跟蹤， 時(shí)間同步、判決與信息恢復(fù)、信道解碼，恢復(fù)出上行數(shù)傳數(shù)據(jù)幀，交由協(xié)議處理模塊32處理；(7)接收來自協(xié)議處理模塊32的源包，進(jìn)行信源信道編碼、QPSK調(diào)制處理后經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊傳輸至射頻發(fā)射通道。協(xié)議處理模塊32，由數(shù)據(jù)通信接口 322、實(shí)時(shí)遙控遙測(cè)接口 323和協(xié)議處理器321 組成。主要功能(1)在PCM遙測(cè)模式下，對(duì)解調(diào)模塊輸出的PCM遙控幀進(jìn)行處理，提取出直接開關(guān)遙控指令，送至電源分系統(tǒng)，并將遙控幀送至星載計(jì)算機(jī)CAN總線接口隊(duì)列。(送至實(shí)時(shí)指令CAN隊(duì)列和非實(shí)時(shí)指令CAN隊(duì)列，根據(jù)遙控指令區(qū)分發(fā)送優(yōu)先級(jí)，實(shí)施隊(duì)列管理)；(2)在PCM遙測(cè)模式下，對(duì)解調(diào)模塊輸出的分包星地上行傳輸幀進(jìn)行通信格式剝離，送至星載計(jì)算機(jī)CAN總線接口隊(duì)列；(3)在PCM遙測(cè)模式下，接收來自星載計(jì)算機(jī)的PCM遙測(cè)幀，進(jìn)行通信信道格式編排后，轉(zhuǎn)發(fā)到調(diào)制模塊；(4)在PCM遙測(cè)模式下，接收來自星載計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)單元的各類源包，進(jìn)行通信信道格式編排后，發(fā)送到調(diào)制模塊；(5)在分包遙測(cè)模式下，對(duì)解調(diào)模塊輸出的上行星地分包傳輸幀進(jìn)行通信信道格式處理，送至星載計(jì)算機(jī)CAN總線隊(duì)列；(6)在分包遙測(cè)模式下，將解調(diào)模塊輸出的星間分包傳輸幀進(jìn)行通信信道格式處理，送至星載計(jì)算機(jī)CAN總線隊(duì)列；(7)在分包遙測(cè)模式下，接收來自星上管控計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)單元的星地傳輸幀，進(jìn)行通信信道格式編排后，送至調(diào)制模塊；(8)在分包遙測(cè)模式下，接收來自星上管控計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)單元的星間傳輸幀，進(jìn)行通信信道格式編排后，送至調(diào)制模塊。接口模塊33，由星載計(jì)算機(jī)接口 331、存儲(chǔ)單元接口 332和其他分系統(tǒng)接口 333組成。主要完成中頻基帶處理模塊與星載其他設(shè)備之間的互聯(lián)?？刂颇K34主要功能(1)接收星上管控計(jì)算機(jī)的運(yùn)行階段控制要求，對(duì)通信系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制變換和維護(hù)，包括射頻控制和中頻控制兩部分功能；(2)建立通信軟件主控循環(huán)程序，對(duì)通信系統(tǒng)各軟件模塊運(yùn)行的資源占用進(jìn)行協(xié)調(diào)(中斷控制)；(3)對(duì)星上通信接口的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行控制，包括CAN總線和LVDS鏈路層協(xié)議控制；(4)建立緊急狀態(tài)邏輯，根據(jù)緊急測(cè)控需求對(duì)緊急狀態(tài)下的通信、測(cè)控實(shí)施控制。下面結(jié)合圖1-5對(duì)微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行詳細(xì)說明。包括兩個(gè)步驟，1)上行信號(hào)處理步驟 下行信號(hào)處理步驟；步驟1)主要包括以下兩大步驟11)通過星地射頻接收通道211接收射頻信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行功率放大、模擬變頻、自動(dòng)增益控制形成上行模擬中頻信號(hào)；12)對(duì)接收的來自星地射頻接收通道211的上行模擬中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換形成上行數(shù)字中頻信號(hào)，經(jīng)數(shù)字降頻并分成兩路，一路通過上行信道進(jìn)行QPSK解調(diào)、信道解碼和協(xié)議處理得到上行數(shù)傳數(shù)據(jù)，經(jīng)接口交由星載計(jì)算機(jī)處理，完成地面到衛(wèi)星的數(shù)傳；另一路通過PM解調(diào)得到測(cè)控視頻信號(hào)，對(duì)所述測(cè)控視頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)距音濾波和BPSK解調(diào)后分別得到側(cè)音信號(hào)和上行PCM遙控幀，將側(cè)音信號(hào)送至所述收發(fā)系統(tǒng)下行信道，與遙測(cè)信號(hào)合成下行PM調(diào)制信號(hào)；將所述上行PCM遙控幀經(jīng)過協(xié)議處理轉(zhuǎn)換成遙控指令，經(jīng)接口送至星載計(jì)算機(jī)完成遙控；；步驟2、主要包括以下兩大步驟21)通過接口從星載計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)單元獲得兩路數(shù)據(jù)；一路數(shù)據(jù)是下行PCM遙測(cè)幀，對(duì)所述下行PCM遙測(cè)幀進(jìn)行下行遙測(cè)信道格式編排、信道編碼及BPSK調(diào)制，形成下行 PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)，與所述側(cè)音信號(hào)合并后，再進(jìn)行下行測(cè)控載波PM調(diào)制，形成下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)；另一路數(shù)據(jù)是下行數(shù)傳幀，所述下行數(shù)據(jù)幀經(jīng)過下行數(shù)傳信道格式編排、下行數(shù)傳載波QPSK調(diào)制，形成下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)；合并所述下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)和所述下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)，經(jīng)插值濾波，數(shù)字增頻形成下行數(shù)字中頻信號(hào)；將所述下行數(shù)字中頻信號(hào)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換形成下行模擬中頻信號(hào)送入星地射頻發(fā)射通道212。
12
22)通過星地射頻發(fā)射通道212接收所述下行模擬中頻信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行功率放大、模擬變頻、自動(dòng)增益控制形成射頻信號(hào)完成遙測(cè)和衛(wèi)星到地面的數(shù)傳。其中步驟12)通過以下三個(gè)具體步驟實(shí)現(xiàn)121)對(duì)所述上行模擬中頻信號(hào)通過A/D (模數(shù))芯片采樣，經(jīng)中頻濾波得30MHz中心頻率的過采樣的上行數(shù)字中頻信號(hào)；122)所述上行數(shù)字中頻信號(hào)經(jīng)過數(shù)字降頻和CIC數(shù)據(jù)抽取濾波器的10倍抽取，變換成中心頻點(diǎn)為2. 5MHz的多載波抽樣信號(hào)；123)把所述中心頻點(diǎn)為2. 5MHz的多載波抽樣信號(hào)采用并行濾波進(jìn)行信道分離， 分成兩路；對(duì)其中一路進(jìn)行QPSK解調(diào)，通過載波捕獲跟蹤、時(shí)間同步、判決形成上行數(shù)傳信令幀，并進(jìn)行信道解碼，回復(fù)出所述上行數(shù)傳數(shù)據(jù)，通過接口中轉(zhuǎn)傳遞至所述星載計(jì)算機(jī)， 完成上行信號(hào)的數(shù)傳；對(duì)另一路進(jìn)行PM數(shù)字域解調(diào)，提取出所述測(cè)控視頻信號(hào)，對(duì)該測(cè)控視頻信號(hào)進(jìn)行并行濾波處理得所述側(cè)音信號(hào)和PCM/PSK遙控信號(hào)，對(duì)所述PCM/PSK遙控信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、信道解碼，回復(fù)出所述上行PCM遙控幀，送入?yún)f(xié)議處理器321處理后轉(zhuǎn)換成所述遙控指令，通過接口將遙控指令送至星載計(jì)算機(jī)，由所述控制模塊協(xié)同星載計(jì)算機(jī)完成遙控。步驟21)通過以下一個(gè)具體步驟實(shí)現(xiàn)211)對(duì)所述下行PCM遙測(cè)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行下行遙測(cè)信道格式編排、信道編碼、BPSK調(diào)制得PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)，對(duì)所述PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)和所述側(cè)音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字合成后，再進(jìn)行下行測(cè)控載波PM調(diào)制到4MHz載波上，形成所述下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)；所述下行數(shù)傳幀經(jīng)過下行數(shù)傳信道格式編排、下行數(shù)傳載波QPSK調(diào)制到6MHz載波上形成所述下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)；合并所述下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)和所述下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)，并完成插值濾波后，經(jīng)數(shù)字上變頻到30MHz的中心頻率上，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換形成模擬中頻信號(hào)，送給星地射頻發(fā)射通道以發(fā)射。其中，射頻前端模塊主要完成射頻信號(hào)的接收、功率放大、變頻、自動(dòng)增益控制等射頻收發(fā)操作。由于發(fā)射功率較大，并且要求接收靈敏度較高，加上收發(fā)同時(shí)工作，采用頻分工作模式，收發(fā)天線分開。射頻接收通道主要由低噪放、下變頻器351及AGC等部件組成。 射頻發(fā)射通道主要有上變頻器352、預(yù)放、功放等部件組成。星間射頻接收通道和星地射頻接收通道211均采用雙變頻超外差結(jié)構(gòu)的接收機(jī)。 接收機(jī)前端緊接在天線饋源之后，將輸入的射頻信號(hào)下變頻到第一中頻Π，利用帶通濾波器將鏡像頻率阻塞在通帶之外，再變頻到第二中頻30MHZ，傳給基帶處理單元。星間射頻發(fā)射通道221和星地射頻發(fā)射通道212結(jié)構(gòu)相同。通過兩次上變頻將中頻輸入變至所需射頻信號(hào)，經(jīng)過增益可調(diào)的放大器和功放直接輸出。接收通道信號(hào)流程參照?qǐng)D3 ；發(fā)射通道信號(hào)流程參見圖4。數(shù)據(jù)在中頻基帶信號(hào)處理模塊中的具體數(shù)字信號(hào)處理如下在中頻基帶處理模塊的接收端，從射頻前端模塊中模擬下變頻到中頻的信號(hào)通過AD芯片采樣，得到了 30MHz中心頻率的過采樣的數(shù)字中頻信號(hào)。經(jīng)過數(shù)字下變頻和CIC數(shù)據(jù)抽取濾波器的10倍抽取，變換成中心頻點(diǎn)為2. 5MHz、抽樣中頻信號(hào)。此時(shí)，2. 5M中心頻點(diǎn)的信號(hào)分為兩路，第一路信號(hào)通過QPSK解調(diào)，送入?yún)f(xié)議處理模塊32處理后，通過接口中轉(zhuǎn)，完成星間數(shù)據(jù)傳輸；第二路信號(hào)通過PM解調(diào)后，解調(diào)出測(cè)控視頻信號(hào)，并繼續(xù)BPSK解調(diào)，得到遙控信號(hào)，送入?yún)f(xié)議處理模塊32，并通過接口模塊33傳遞給相應(yīng)的控制模塊34完成遙控。在中頻基帶信號(hào)處理模塊的發(fā)射端，首先通過接口遙測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過BPSK調(diào)制后調(diào)制到實(shí)時(shí)遙測(cè)副載波上，并與從視頻信號(hào)分離出的測(cè)距音信號(hào)合并。兩路合并的信號(hào)經(jīng)過 PM調(diào)制到4MHz載波上。這時(shí)還有另一路調(diào)制到6MHz載波上的QPSK通信數(shù)據(jù)。再經(jīng)過合路，并完成插值濾波后，將此信號(hào)數(shù)字上變頻到30MHz的中心頻率上。最后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換， 送給射頻前端模塊以發(fā)射。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟1)上行信號(hào)處理；11)通過星地射頻接收通道接收射頻信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行功率放大、模擬變頻、自動(dòng)增益控制形成上行模擬中頻信號(hào)；12)對(duì)接收的所述上行模擬中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換形成上行數(shù)字中頻信號(hào)，經(jīng)數(shù)字降頻并分成兩路，一路通過上行信道進(jìn)行QPSK解調(diào)、信道解碼和協(xié)議處理得到上行數(shù)傳數(shù)據(jù)，經(jīng)接口交由星載計(jì)算機(jī)處理，完成地面到衛(wèi)星的數(shù)傳；另一路通過PM解調(diào)得到測(cè)控視頻信號(hào)，對(duì)所述測(cè)控視頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)距音濾波和BPSK解調(diào)后分別得到側(cè)音信號(hào)和上行PCM 遙控幀，將所述側(cè)音信號(hào)送至下行信道，與PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)合成下行PM調(diào)制信號(hào)；將所述上行PCM遙控幀經(jīng)過協(xié)議處理轉(zhuǎn)換成遙控指令，經(jīng)接口送至星載計(jì)算機(jī)完成遙控；2)下行信號(hào)處理；21)通過接口從星載計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)單元獲得兩路數(shù)據(jù)；一路數(shù)據(jù)是下行PCM遙測(cè)幀， 對(duì)所述下行PCM遙測(cè)幀進(jìn)行下行遙測(cè)信道格式編排、信道編碼及BPSK調(diào)制，形成所述PCM/ PSK遙測(cè)信號(hào)，與所述側(cè)音信號(hào)合并后，再進(jìn)行下行測(cè)控載波PM調(diào)制，形成下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)；另一路數(shù)據(jù)是下行數(shù)傳幀，所述下行數(shù)傳幀經(jīng)過下行數(shù)傳信道格式編排、下行數(shù)傳載波QPSK調(diào)制，形成下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)；合并所述下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)和所述下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)，經(jīng)插值濾波，數(shù)字增頻形成下行數(shù)字中頻信號(hào)；將所述下行數(shù)字中頻信號(hào)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換形成下行模擬中頻信號(hào)送入星地射頻發(fā)射通道；22)通過星地射頻發(fā)射通道接收所述下行模擬中頻信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行功率放大、模擬變頻、自動(dòng)增益控制形成射頻信號(hào)完成遙測(cè)和衛(wèi)星到地面的數(shù)傳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟12)包括121)對(duì)所述上行模擬中頻信號(hào)通過A/D芯片采樣，經(jīng)中頻濾波得30MHz中心頻率的過采樣的所述上行數(shù)字中頻信號(hào)；122)所述上行數(shù)字中頻信號(hào)經(jīng)過數(shù)字降頻和CIC數(shù)據(jù)抽取濾波器的10倍抽取，變換成中心頻點(diǎn)為2. 5MHz的多載波抽樣信號(hào)；123)把所述中心頻點(diǎn)為2.5MHz的多載波抽樣信號(hào)采用并行濾波進(jìn)行信道分離，分成兩路；對(duì)其中一路進(jìn)行QPSK解調(diào)，通過載波捕獲跟蹤、時(shí)間同步、判決形成上行數(shù)傳信令幀，并進(jìn)行信道解碼，回復(fù)出所述上行數(shù)傳數(shù)據(jù)，通過接口中轉(zhuǎn)傳遞至所述星載計(jì)算機(jī)，完成上行信號(hào)的數(shù)傳；對(duì)另一路進(jìn)行PM數(shù)字域解調(diào)，提取出所述測(cè)控視頻信號(hào)，對(duì)該測(cè)控視頻信號(hào)進(jìn)行并行濾波處理得所述側(cè)音信號(hào)和PCM/PSK遙控信號(hào)，對(duì)所述PCM/PSK遙控信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、信道解碼，回復(fù)出所述上行PCM遙控幀，送入?yún)f(xié)議處理器處理后轉(zhuǎn)換成所述遙控指令，通過接口將遙控指令送至星載計(jì)算機(jī)，由所述控制模塊協(xié)同星載計(jì)算機(jī)完成遙控。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，所述步驟 21)包括211)對(duì)所述下行PCM遙測(cè)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行下行遙測(cè)信道格式編排、信道編碼、BPSK調(diào)制得所述PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)，對(duì)所述PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)和所述側(cè)音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字合成后，再進(jìn)行下行測(cè)控載波PM調(diào)制到4MHz載波上，形成所述下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)；所述下行數(shù)傳幀經(jīng)過下行數(shù)傳信道格式編排、下行數(shù)傳載波QPSK調(diào)制到6MHz載波上形成所述下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)；合并所述下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)和所述下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)，并完成插值濾波后，經(jīng)數(shù)字上變頻到30MHz的中心頻率上，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換形成所述下行模擬中頻信號(hào)，送給星地射頻發(fā)射通道以發(fā)射。
4.一種微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，包括收發(fā)端，用于收發(fā)射頻信號(hào)，包括星地接收天線、星地發(fā)射天線；射頻前端模塊，包括星地射頻模塊，用于完成主衛(wèi)星與地面之間的信號(hào)傳輸；包括星地射頻接收通道，用于對(duì)接收的射頻信號(hào)進(jìn)行模擬降頻處理形成上行模擬中頻信號(hào)；星地射頻發(fā)射通道，用于對(duì)接收的射頻信號(hào)進(jìn)行模擬增頻處理形成下行模擬中頻信號(hào)；中頻基帶信號(hào)處理模塊，用于對(duì)接收的所述中頻信號(hào)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字變頻和數(shù)字調(diào)制解調(diào)；包括上行信號(hào)處理模塊，通過對(duì)上行數(shù)字中頻信號(hào)的處理完成地面對(duì)衛(wèi)星的遙控和上行數(shù)據(jù)的傳輸；對(duì)接收的來自所述星地射頻接收通道的所述上行模擬中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換形成所述上行數(shù)字中頻信號(hào)，經(jīng)數(shù)字降頻并分成兩路，一路通過上行信道進(jìn)行QPSK解調(diào)、信道解碼和協(xié)議處理得到上行數(shù)傳數(shù)據(jù)，經(jīng)接口交由星載計(jì)算機(jī)處理，完成地面到衛(wèi)星的數(shù)傳；另一路通過PM解調(diào)得到測(cè)控視頻信號(hào)，對(duì)所述測(cè)控視頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)距音濾波和BPSK解調(diào)后分別得到側(cè)音信號(hào)和上行PCM遙控幀，將所述側(cè)音信號(hào)送至下行信道，與PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)合成下行PM調(diào)制信號(hào)；將所述上行PCM遙控幀經(jīng)過協(xié)議處理轉(zhuǎn)換成遙控指令，經(jīng)接口送至星載計(jì)算機(jī)完成遙控；下行信號(hào)處理模塊，通過對(duì)下行數(shù)字中頻信號(hào)的處理完成衛(wèi)星對(duì)地面的遙測(cè)和下行數(shù)據(jù)傳輸；通過接口從星載計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)單元獲得兩路數(shù)據(jù)；一路數(shù)據(jù)是下行PCM遙測(cè)幀，對(duì)所述下行PCM遙測(cè)幀進(jìn)行下行遙測(cè)信道格式編排、信道編碼及BPSK調(diào)制，形成所述PCM/PSK 遙測(cè)信號(hào)，與所述側(cè)音信號(hào)合并后，再進(jìn)行下行測(cè)控載波PM調(diào)制，形成下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)；另一路數(shù)據(jù)是下行數(shù)傳幀，所述下行數(shù)傳幀經(jīng)過下行數(shù)傳信道格式編排、下行數(shù)傳載波QPSK調(diào)制，形成下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)；合并所述下行測(cè)控信道已調(diào)信號(hào)和所述下行數(shù)傳信道已調(diào)信號(hào)，經(jīng)插值濾波，數(shù)字增頻形成下行數(shù)字中頻信號(hào)；將所述下行數(shù)字中頻信號(hào)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換形成下行模擬中頻信號(hào)送入星地射頻發(fā)射通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述上行信號(hào)處理模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)接收來自所述星地射頻接收通道的所述上行模擬中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換形成上行數(shù)字中頻信號(hào)；下變頻器，用于對(duì)所述上行數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行降頻處理形成上行數(shù)字降頻信號(hào)；通信解調(diào)模塊，對(duì)所述上行數(shù)字降頻信號(hào)進(jìn)行QPSK解調(diào)形成上行數(shù)傳信令幀，輸送至上行協(xié)議處理模塊；遙控解調(diào)模塊，對(duì)所述上行數(shù)字降頻信號(hào)進(jìn)行PM解調(diào)形成所述測(cè)控視頻信號(hào)，對(duì)所述測(cè)控視頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)距音濾波和BPSK解調(diào)后分別得所述側(cè)音信號(hào)和所述上行PCM遙控幀， 將所述上行PCM遙控幀傳遞至上行協(xié)議處理模塊；所述上行協(xié)議處理模塊，用于將接收的所述上行PCM遙控幀進(jìn)行處理，提取遙控指令給星載計(jì)算機(jī)；并將接收的上行數(shù)傳信令幀進(jìn)行處理，提取上行數(shù)傳數(shù)據(jù)給所述星載計(jì)算機(jī)；控制模塊，用于由所述星載計(jì)算機(jī)根據(jù)所述遙控指令反饋到所述控制模塊的控制信號(hào)控制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，下變頻器，通信解調(diào)模塊，遙控解調(diào)模塊，上行協(xié)議處理模塊的動(dòng)作；上行接口模塊，用于連接所述星載計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)單元、上行協(xié)議處理模塊及控制模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和中頻濾波器組成；所述通信解調(diào)模塊包括QPSK解調(diào)模塊，用于對(duì)所述上行數(shù)字降頻信號(hào)號(hào)通過載波捕獲跟蹤、時(shí)間同步、判決， 回復(fù)出上行數(shù)傳信令幀； 所述遙控解調(diào)模塊包括PM解調(diào)模塊，用于對(duì)所述上行數(shù)字降頻信號(hào)進(jìn)行捕獲跟蹤，數(shù)字域解調(diào)，提取所述測(cè)控視頻信號(hào)，對(duì)該測(cè)控視頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)距音濾波處理得所述側(cè)音信號(hào)和PCM/PSK遙控信號(hào)；BPSK解調(diào)模塊，對(duì)所述PCM/PSK遙控信號(hào)載波同步、時(shí)間同步、判決，回復(fù)出經(jīng)過信道編碼的所述上行PCM遙控幀； 所述上行協(xié)議處理模塊包括第一協(xié)議處理模塊，用于對(duì)經(jīng)過信道編碼的所述上行PCM遙控幀進(jìn)行信道解碼通信格式剝離處理得遙控指令，從所述遙控指令中提取直接開關(guān)遙控指令，送至電源系統(tǒng)，并通過接口將所述遙控指令送至星載計(jì)算機(jī)；用于對(duì)所述上行數(shù)傳信令幀進(jìn)行信道解碼通信格式剝離，提取上行數(shù)傳數(shù)據(jù)送至存儲(chǔ)單元；第一數(shù)據(jù)通信接口，用于連接所述QPSK解調(diào)模塊； 實(shí)時(shí)遙控接口，用于連接所述BPSK解調(diào)模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述下行信號(hào)處理模塊包括下行接口模塊，用于連接星載計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)單元、下行協(xié)議處理模塊； 下行協(xié)議處理模塊，用于將接收的來自于所述星載計(jì)算機(jī)的所述下行PCM遙測(cè)幀進(jìn)行處理轉(zhuǎn)發(fā)至遙測(cè)調(diào)制模塊；將接收的來自于所述存儲(chǔ)單元的所述下行數(shù)傳幀進(jìn)行處理發(fā)送至所述通信調(diào)制模塊；所述遙測(cè)調(diào)制模塊，用于對(duì)接收到的經(jīng)過下行協(xié)議處理的所述下行PCM遙測(cè)幀進(jìn)行 BPSK調(diào)制到實(shí)時(shí)遙測(cè)副載波上，并與從所述測(cè)控視頻信號(hào)分離出的側(cè)音信號(hào)合并，經(jīng)PM調(diào)制到下行測(cè)控載波上；通信調(diào)制模塊，用于對(duì)接收到的經(jīng)過下行協(xié)議處理的所述下行數(shù)傳幀進(jìn)行QPSK調(diào)制到下行數(shù)傳載波上；合并所述下行測(cè)控載波與下行數(shù)傳載波，并經(jīng)插值濾波形成下行數(shù)字增頻信號(hào)；上變頻器，用于對(duì)所述下行數(shù)字增頻信號(hào)進(jìn)行增頻處理形成所述下行數(shù)字中頻信號(hào)； 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)接收的下行數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換形成下行模擬中頻信號(hào)發(fā)送至星地射頻發(fā)射通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器由數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片和中頻濾波器組成； 所述下行協(xié)議處理模塊包括第二協(xié)議處理模塊，用于接收來自所述星載計(jì)算機(jī)的所述下行PCM遙測(cè)幀，進(jìn)行下行遙測(cè)信道格式編排、信道編碼后通過所述實(shí)時(shí)遙測(cè)接口發(fā)送至所述BPSK調(diào)制模塊；用于接收所述存儲(chǔ)單元的所述下行數(shù)傳幀，進(jìn)行下行數(shù)傳信道格式編排、信道編碼后通過所述第二數(shù)據(jù)通信接口轉(zhuǎn)發(fā)至QPSK調(diào)制模塊；第二數(shù)據(jù)通信接口，用于連接所述QPSK調(diào)制模塊； 實(shí)時(shí)遙測(cè)接口，用于連接BPSK調(diào)制模塊； 所述遙測(cè)調(diào)制模塊包括BPSK調(diào)制模塊；用于對(duì)所述第二協(xié)議處理器發(fā)送的經(jīng)過下行協(xié)議處理的所述下行PCM 遙測(cè)幀進(jìn)行BPSK調(diào)制得到PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)，對(duì)所述PCM/PSK遙測(cè)信號(hào)和所述側(cè)音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字合成；PM調(diào)制模塊；用于將上述數(shù)字合成后形成的數(shù)字信號(hào)經(jīng)PM調(diào)制到4MHz的所述下行測(cè)控載波上；所述通信調(diào)制模塊包括QPSK調(diào)制模塊，用于對(duì)所述第二協(xié)議處理器發(fā)送的所述經(jīng)過下行協(xié)議處理的下行數(shù)傳幀進(jìn)行QPSK調(diào)制到6MHz的所述下行數(shù)傳載波上；并將所述下行測(cè)控載波與下行數(shù)傳載波經(jīng)過合路，完成插值濾波送至所述數(shù)模芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微納衛(wèi)星測(cè)控通信一體化收發(fā)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。包括1)上行信號(hào)處理；11)接收射頻信號(hào)處理得模擬中頻信號(hào)；12)對(duì)模擬中頻信號(hào)模數(shù)變換、數(shù)字降頻分成兩路，一路經(jīng)QPSK解調(diào)和上行協(xié)議處理交給星載計(jì)算機(jī)，完成上行數(shù)傳；另一路經(jīng)PM解調(diào)得側(cè)音信號(hào)和PSK遙控信號(hào)，將PSK遙控信號(hào)BPSK解調(diào)轉(zhuǎn)換成遙控指令送至星載計(jì)算機(jī)完成遙控；2)下行信號(hào)處理；21)從星載計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)單元獲得兩路數(shù)據(jù)；一路數(shù)據(jù)經(jīng)下行協(xié)議處理和BPSK調(diào)制并與側(cè)音信號(hào)合并后對(duì)下行測(cè)控載波PM調(diào)制，與經(jīng)下行協(xié)議處理、QPSK調(diào)制后的另一路數(shù)據(jù)合并處理送入星地射頻發(fā)射通道；22)轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)完成遙測(cè)和下行數(shù)傳。
文檔編號(hào)H04B7/185GK102333057SQ201110137709
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者盧詠, 唐樹元, 張軍, 張濤, 蒯瀟 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)