【摘要】：微小衛(wèi)星研發(fā)周期短、成本低,是衛(wèi)星發(fā)展的新趨勢。經濟的快速增長對微小衛(wèi)星提出了多任務化、功能靈活性高的要求。多頻點的配置是解決多任務的首要選擇。我國成功發(fā)射的小衛(wèi)星大多工作于S/X頻段,不適合深空領域的探索,且在有限的頻段資源下,高頻段測控應答機的研究有重要意義。本文在研究現有應答機設計方案的基礎上,提出S-Ka拓撲型測控應答機設計方案,基于超外差原理和多步變頻法分別設計并實現接收鏈路和發(fā)射鏈路。接收鏈路為二級下變頻結構,發(fā)射鏈路為三級上變頻結構。首先,在確定鏈路結構方案的基礎上,完成器件選型和參數匹配,并對鏈路增益進行預算。接收鏈路可實現60dBm的動態(tài)范圍;發(fā)射鏈路輸出功率在10dBm以上,功率不足可由軟件補償。其次,通過遙控和程控方式實現頻率軟件可調節(jié)。配置過程中,保持基帶板鎖相環(huán)頻點不變,改變前端PLL配置字實現2GHz頻帶范圍內的頻率改變,步進是1MHz。因鎖相環(huán)頻率分辨率帶來的頻偏以軟件方式補償。然后,實現應答機軟件閉環(huán)功率控制。在環(huán)境溫度改變時,保證輸出功率不波動。最后,繼承原有X測控應答機的基帶算法并加以改進,實現數字域載波跟蹤環(huán)。并實現軟件設計的多頻率配置和閉環(huán)功率控制。實驗室環(huán)境硬件鏈路測試結果表明,本課題設計的Ka測控應答機,實現了預期指標需求。接收信號在29GHz~31GHz范圍內以1MHz步進可調;發(fā)射信號在19GHz~21GHz范圍內以1MHz步進可調。收發(fā)信號相互間不存在干擾接收信號動態(tài)范圍60dB。19GHz、20GHz、20.999GHz三個發(fā)射頻點的整機測試結果表明,發(fā)射信號在100MHz帶寬內的最大雜散為-50dBm,相位噪聲均優(yōu)于-85dBc@10kH,輸出功率保持在10dBm以上。應答機總功耗小于12W,滿足性能指標。
[Abstract]:Small satellite research and development cycle is short, low cost, is a new trend of satellite development. The rapid economic growth has put forward the requirement of multitasking and high functional flexibility for microsatellites. The configuration of multi-frequency points is the first choice to solve multi-task. Most of the small satellites successfully launched in China work in the S / X band, which is not suitable for the exploration of the deep space field, and the research of the high frequency range TT & C transponder is of great significance under the limited frequency band resources. Based on the research of the existing transponder design scheme, this paper presents a design scheme of S-Ka topology measurement and control transponder. Based on the principle of superheterodyne and the method of multi-step frequency conversion, the receiving link and transmitting link are designed and implemented respectively. The receiving link is a two-stage downconversion structure, and the transmission link is a three-stage up-conversion structure. Firstly, on the basis of determining the link structure, the device selection and parameter matching are completed, and the link gain is estimated. The receiving link can realize the dynamic range of 60dBm, and the output power of the transmission link is above 10dBm, and the insufficient power can be compensated by software. Secondly, the frequency software can be adjusted by remote control and program control. In the process of configuration, the frequency points of the baseband PLL are kept unchanged, and the front-end PLL configuration word is changed to realize the frequency change in the range of 2GHz frequency band. The step is 1MHz. The frequency offset caused by the frequency resolution of PLL is compensated by software. Then, the closed-loop power control of transponder software is realized. Ensure that the output power does not fluctuate when the ambient temperature changes. Finally, the base band algorithm of X measurement and control transponder is inherited and improved to realize the digital domain carrier tracking loop. The multi-frequency configuration and closed-loop power control of the software are realized. The results of the hardware link test in the laboratory environment show that the Ka measurement and control transponder designed in this paper has achieved the expected requirements. The received signal is stepwise adjustable by 1MHz in the range of 29GHz~31GHz and the transmitted signal is stepwise adjustable by 1MHz in the range of 19GHz~21GHz. There is no interference between the received and received signals. The test results show that the maximum spurious of the transmitted signal in the 100MHz bandwidth is -50dBm, the phase noise is better than -85dBcr 10kH, and the output power is kept above 10dBm, the dynamic range of the received signal is 60dB.19GHz 20GHz and 20.999GHz. The results show that the maximum spurious of the transmitted signal in the 100MHz bandwidth is -50dBm, the phase noise is better than -85dBcr 10kH. The total power consumption of transponder is less than 12 W, which meets the performance index.
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN927.2

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本文編號：2257045