【摘要】：微小衛(wèi)星具有成本低、功能密度大、靈活性高及研制周期短等優(yōu)點,在航天、通信、遙感及微系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。作為衛(wèi)星的核心模塊,星載通信機(jī)是實現(xiàn)衛(wèi)星與地面間遙測、遙控、測距、測速和數(shù)傳等功能的關(guān)鍵。同時,隨著衛(wèi)星任務(wù)的增多,衛(wèi)星需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來越大,對星載通信機(jī)數(shù)傳速率的要求也越來越高。因此,研制一款適用于微小衛(wèi)星的高速、小型化、低功耗和集成化的星載通信機(jī)具有重要意義。針對現(xiàn)階段的應(yīng)用需求,本文設(shè)計并實現(xiàn)了一款工作于X頻段的星載通信機(jī)。該通信機(jī)集成了測控和高速數(shù)傳功能,包含測控收發(fā)、數(shù)傳發(fā)射和數(shù)字處理三個模塊。測控收發(fā)部分采用了一次下變頻、帶通欠采樣的外差式接收機(jī)結(jié)構(gòu)和兩次上變頻的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)。根據(jù)高速數(shù)傳的功能要求,數(shù)傳發(fā)射部分的硬件鏈路采用了直接調(diào)制結(jié)構(gòu),調(diào)制和上變頻均在集成的I/Q調(diào)制器芯片中完成。為保證信息傳輸?shù)恼_性,本文探索了適用于高速數(shù)字通信的信道編碼技術(shù)—LDPC編碼,并參照CCSDS標(biāo)準(zhǔn),對LDPC(8160,7136)碼進(jìn)行了編碼實現(xiàn)。為使數(shù)傳發(fā)射鏈路的輸出功率保持穩(wěn)定,本文提出了基于數(shù)字衰減器和微帶線耦合器的閉環(huán)功率控制方案。經(jīng)高低溫驗證,在-30℃～+70℃溫度環(huán)境下,數(shù)傳輸出功率的波動小于1dB。X頻段高速數(shù)傳通信機(jī)的面積為180mm×174mm,質(zhì)量約259g,功耗小于8.9W。經(jīng)測試,測控收發(fā)模塊的接收機(jī)靈敏度為-112dBm,動態(tài)范圍大于60dB,測控發(fā)射功率為24dBm,測距誤差小于0.8m,測速誤差小于0.3cm/s,能夠達(dá)到較好的測距測速效果。數(shù)傳模塊的最高碼速率可達(dá)到100Mbps,調(diào)制信號的EVM值小于7.94%,幅度誤差小于0.5dB,相位誤差小于3.29°,各項指標(biāo)良好。測試結(jié)果表明X頻段高速數(shù)傳通信機(jī)同時具有測控和高速數(shù)傳功能,滿足小型化、低功耗、高速和集成化的微小衛(wèi)星工程應(yīng)用需求。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V443.1
【圖文】：

Ｓｐａｃｅ－Ｉｔａｌｙ）為星間邋Ｒｏｓｅｔｔａ，邋Ｍａｒｓ邋Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｅｎｕｓ邋Ｅｘｐｒｅｓｓ邋等任務(wù)開發(fā)的邋Ｓ／Ｘ頻段ＤＳＴ可以逡逑被認(rèn)為是ＥＳＡ低中頻測控應(yīng)答機(jī)的代表［２３］。Ｓ／ＸＤＳＴ的接收機(jī)采用兩次下變頻結(jié)構(gòu)，如逡逑圖１．１所示，本振信號通過ＳＰＬＬ結(jié)構(gòu)將ＴＣＸＯ或ＵＳＯ產(chǎn)生的基頻頻率倍頻得到，ＡＤＣ在逡逑低中頻采樣。接收環(huán)路采用數(shù)字和模擬的混合結(jié)構(gòu)，在模擬域的第二級變頻處閉合，逡逑使得本振信號與接收信號具有相同的多普勒頻偏，從而實現(xiàn)載波鎖定［２４］。發(fā)射部分支逡逑持Ｓ和Ｘ兩種頻段，由ＳＰＬＬ、相位調(diào)制器和功放組成，遙測和測距信號由數(shù)字模塊控制逡逑調(diào)相器完成調(diào)制。當(dāng)工作于相干模式時，Ｓ和Ｘ波段的轉(zhuǎn)發(fā)比分別為２２１／２４０和７４９／８８０，逡逑當(dāng)工作于非相關(guān)模式時，下行頻率由板上參考頻率確定。該應(yīng)答機(jī)重約６．２ｋｇ，體積逡逑為邋２５４ｍｍ邋ｘ邋１８５邋ｍｍ邋ｘ邋１６０ｍｍ邋０逡逑枿著數(shù)字信號處理能力的進(jìn)一步增強(qiáng)和軟件無線電思想的發(fā)展，采樣越來越逡逑靠近天線，絕大多數(shù)的信號處理都可在數(shù)字域完成，中頻數(shù)字測控應(yīng)答機(jī)應(yīng)運而逡逑生。如ＥＳＡ為ＢｅｐｉＣｏｌｏｍｂｏ任務(wù)設(shè)計的Ｘ／ＫａＤＳＴ即為中頻數(shù)字測控應(yīng)答機(jī)的代表

QPSK調(diào)制原理圖

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本文編號：2740576