本發(fā)明涉及到發(fā)射通道的時延調(diào)整方法。衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束發(fā)射系統(tǒng)具有同時對多顆衛(wèi)星進行上行注入功能。

背景技術(shù)：

數(shù)字多波束發(fā)射系統(tǒng)結(jié)合了陣列天線和數(shù)字信號處理技術(shù)，具有同時對多顆衛(wèi)星進行上行注入功能。數(shù)字多波束系統(tǒng)的基帶信號產(chǎn)生和波束合成均在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)，合成后的數(shù)字信號經(jīng)過D/A和上變頻變成模擬射頻信號，經(jīng)過天線陣元輻射，在空中形成相應(yīng)波束。

由于整個發(fā)射系統(tǒng)需要多個發(fā)射通道協(xié)同工作，要求所有發(fā)射通道時延相同。但實際應(yīng)用中，不同通道間的軟硬件不可能完全一致，從而造成通道間信號的時延不一致，繼而影響合成波束的指向精度。工程應(yīng)用中需要將通道間的時延差控制在指標范圍之內(nèi)，因此需要采取措施來對發(fā)射通道時延進行調(diào)整。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束系統(tǒng)發(fā)射通道時延的調(diào)整方法；該方法通過控制數(shù)字多波束發(fā)射終端內(nèi)部DDS的相位控制字來調(diào)整內(nèi)部的秒脈沖和偽碼時鐘，實現(xiàn)發(fā)射通道時延的調(diào)整；本方法可在軟件控制下自動實現(xiàn)對多個發(fā)射通道的時延進行調(diào)整。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束系統(tǒng)發(fā)射通道時延的調(diào)整方法，通過控制數(shù)字多波束發(fā)射終端內(nèi)部DDS的相位控制字來調(diào)整內(nèi)部的秒脈沖和偽碼時鐘，實現(xiàn)發(fā)射通道時延的調(diào)整；其特征在于，包括以下步驟：

(101)測量當(dāng)前發(fā)射通道中外部提供的秒脈沖上升沿與內(nèi)部產(chǎn)生的偽碼信號的初始相位上升沿的時間間隔，該時間間隔即為當(dāng)前發(fā)射通道的時延值；

(102)根據(jù)當(dāng)前發(fā)射通道的時延值與基準時延值計算當(dāng)前發(fā)射通道的時延誤差；

(103)判斷時延誤差的絕對值是否在系統(tǒng)要求的誤差以內(nèi)，若是,則執(zhí)行步驟(104)，否則執(zhí)行步驟(105)；

(104)將下一發(fā)射通道作為當(dāng)前發(fā)射通道，轉(zhuǎn)入步驟(101)；

(105)預(yù)設(shè)時延補償參數(shù)，根據(jù)時延誤差和時延補償參數(shù)計算實際所需的時延調(diào)整量；

(106)粗調(diào)：根據(jù)時延調(diào)整量計算時延粗調(diào)量和粗調(diào)相位控制字，根據(jù)粗調(diào)相位控制字合成秒脈沖，將該秒脈沖作為當(dāng)前發(fā)射通道內(nèi)部的秒脈沖；

(107)精調(diào)：根據(jù)時延調(diào)整量和時延粗調(diào)量計算精調(diào)相位控制字，根據(jù)精調(diào)相位控制字合成偽碼時鐘，將該偽碼時鐘作為當(dāng)前發(fā)射終端內(nèi)部的偽碼時鐘；

(108)將下一發(fā)射通道作為當(dāng)前發(fā)射通道，轉(zhuǎn)入步驟(101)，直至數(shù)字多波束發(fā)射系統(tǒng)中所有發(fā)射通道的時延誤差符合系統(tǒng)要求。

其中，步驟(106)具體為：

根據(jù)時延調(diào)整量計算時延粗調(diào)量t_2a：

t_2a＝t₂-mod(t₂,T_p)，

式中，t₂為實際所需的時延調(diào)整量，T_p為偽碼時鐘周期，即最小碼片寬度，運算符mod表示取余運算；

根據(jù)時延粗調(diào)量計算粗調(diào)相位控制字STW_A：

運算符[]表示取整運算；

以偽碼時鐘為節(jié)拍，根據(jù)粗調(diào)頻率控制字和粗調(diào)相位控制字合成秒脈沖，將該秒脈沖作為當(dāng)前發(fā)射通道內(nèi)部的秒脈沖。

其中，步驟(107)具體為：

根據(jù)時延調(diào)整量和時延粗調(diào)量計算時延精調(diào)量t_2b：

t_2b＝t₂-t_2a＝mod(t₂,T_p)，

其中運算符mod表示取余運算，T_p為偽碼時鐘周期，t₂為實際所需的時延調(diào)整量，t_2a為時延粗調(diào)量；

根據(jù)時延精調(diào)量t_2b計算精調(diào)相位控制字STW_B；

其中N_s為精調(diào)相位控制字STW_B的位寬；

以系統(tǒng)時鐘為節(jié)拍，根據(jù)精調(diào)頻率控制字和精調(diào)相位控制字合成偽碼時鐘，將該偽碼時鐘作為當(dāng)前發(fā)射通道內(nèi)部的偽碼時鐘。

本發(fā)明與背景相比的優(yōu)點為：

本發(fā)明具有調(diào)整精度高的特點。相位控制字位寬越寬，調(diào)整精度越高。在碼鐘頻率為10,23MHz，相位控制字位寬為16bit時，調(diào)整精度可達0.0015ns。

本發(fā)明具有自動調(diào)整的特點?？稍谟嬎銠C控制下自動完成所有通道的時延調(diào)整，無需人工值守。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的發(fā)射通道時延調(diào)整方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明的時延測量原理示意圖。

圖3是本發(fā)明的時延粗調(diào)模塊框圖。

圖4是本發(fā)明的時延精調(diào)模塊框圖。

具體實施方式

本發(fā)明衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束系統(tǒng)發(fā)射通道時延調(diào)整方法應(yīng)用流程圖如圖1所示，該方法通過控制數(shù)字多波束發(fā)射終端內(nèi)部DDS的相位控制字來調(diào)整內(nèi)部的秒脈沖和偽碼時鐘，實現(xiàn)發(fā)射通道時延的調(diào)整；本方法可在軟件控制下自動實現(xiàn)對多個發(fā)射通道的時延進行調(diào)整。

具體包括步驟如下：

(101)測量當(dāng)前發(fā)射通道中外部提供的秒脈沖上升沿與內(nèi)部產(chǎn)生的偽碼信號的初始相位上升沿的時間間隔，該時間間隔即為當(dāng)前發(fā)射通道的時延值t₁；數(shù)字多波束發(fā)射終端產(chǎn)生導(dǎo)航擴頻信號，導(dǎo)航擴頻信號包括偽碼信號和電文，接收設(shè)備接收發(fā)射的導(dǎo)航擴頻信號。時延測量原理如圖2所示。

SYS_1PPS是外部時頻設(shè)備提供的秒脈沖信號，主要用來對系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備進行同步；ACTIVE_PPS是發(fā)射終端內(nèi)部產(chǎn)生的秒脈沖信號，系統(tǒng)正常工作時ACTIVE_PPS與SYS_1PPS具有固定的相位關(guān)系；PN_CLK是偽碼時鐘信號，用來驅(qū)動偽碼模塊產(chǎn)生偽碼信號；PN是偽碼信號；PN初始相位上升沿、PN_CLK上升沿和ACTIVE_PPS上升沿三者始終保持對齊；當(dāng)前發(fā)射通道的時延值實際就是SYS_1PPS上升沿與PN初始相位上升沿間的時間間隔。

(102)根據(jù)測量的當(dāng)前發(fā)射通道的時延值t₁與基準時延值t₀計算當(dāng)前發(fā)射通道的時延誤差Δt；

時延誤差Δt＝t₀-t₁。衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束發(fā)射系統(tǒng)有多個發(fā)射通道，每個發(fā)射通道的時延值在調(diào)整前可能都不相同，基準時延值的取值應(yīng)考慮使每個通道的時延誤差絕對值盡量小，以便能盡快完成所有通道的時延調(diào)整。

(103)判斷時延誤差Δt的絕對值是否在系統(tǒng)要求的誤差以內(nèi)，若是,則執(zhí)行步驟(104)，否則執(zhí)行步驟(105)；

時延調(diào)整誤差與發(fā)射終端的時延調(diào)整精度和接收終端的測距精度相關(guān)，由兩者中較大值的一方確定。衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)字多波束發(fā)射系統(tǒng)中一般要求。

(104)將下一發(fā)射通道作為當(dāng)前發(fā)射通道，轉(zhuǎn)入步驟(101)；

(105)預(yù)設(shè)時延補償參數(shù)，根據(jù)時延誤差和時延補償參數(shù)計算實際所需的時延調(diào)整量t₂；

計算實際所需的設(shè)置到程序的時延調(diào)整量t₂＝Δt+T_b，其中T_b表示時延補償參數(shù)。接收終端測量偽距是以外部秒脈沖SYS_PPS上升沿為時間基準向后尋找偽碼初相。若無時延補償，時延調(diào)整量可能為負數(shù)，意味著偽碼初相上升沿需提前，即圖2中的PN位置需向左移動。調(diào)整后的偽碼初相上升沿有可能會超前SYS_PPS上升沿，這樣接收終端測量的時延值實際是以上一秒的SYS_PPS上升沿為基準測得的，導(dǎo)致調(diào)整后的時延值不僅沒有減小，反而會增大。因此增加時延補償參數(shù)，保證實際設(shè)置的時延值始終為正數(shù)。

(106)根據(jù)時延調(diào)整量完成碼片級的時延調(diào)整，即粗調(diào)；粗調(diào)是以碼鐘周期為最小單位進行時延調(diào)整。粗調(diào)模塊示意圖如圖3所示。

粗調(diào)模塊本質(zhì)是DDS(數(shù)字頻率合成)，以偽碼時鐘PN_CLK為節(jié)拍，根據(jù)頻率控制字VTW_A、相位控制字STW_A合成ACTIVE_PPS。由于偽碼初始相位上升沿始終與ACTIVE_PPS發(fā)射終端內(nèi)部產(chǎn)生的秒脈沖信號上升沿對齊，ACTIVE_PPS改變后偽碼初相也會相應(yīng)改變。粗調(diào)就是通過改變ACTIVE_PPS與外部時頻設(shè)備提供的秒脈沖信號SYS_1PPS間的相對關(guān)系達到調(diào)整偽碼初始相位從而改變時延的目的。

粗調(diào)過程如下：

根據(jù)時延調(diào)整量計算時延粗調(diào)量t_2a：

t_2a＝t₂-mod(t₂,T_p)，

式中，t₂為實際所需的時延調(diào)整量，T_p為偽碼時鐘周期，即最小碼片寬度，運算符mod表示取余運算；

根據(jù)時延粗調(diào)量計算粗調(diào)相位控制字STW_A：

運算符[]表示取整運算；

以偽碼時鐘為節(jié)拍，根據(jù)粗調(diào)頻率控制字和粗調(diào)相位控制字合成秒脈沖，將該秒脈沖作為當(dāng)前發(fā)射通道內(nèi)部的秒脈沖。

(107)精調(diào)：根據(jù)實際所需的時延調(diào)整量和時延粗調(diào)量計算精調(diào)相位控制字，根據(jù)精調(diào)相位控制字合成偽碼時鐘，將該偽碼時鐘作為當(dāng)前發(fā)射終端內(nèi)部的偽碼時鐘；

根據(jù)時延調(diào)整量完成碼片內(nèi)的時延調(diào)整，即精調(diào)，精調(diào)是對時延調(diào)整量小于偽碼周期的部分進行調(diào)整。精調(diào)模塊示意圖如圖4所示。

精調(diào)模塊本質(zhì)是DDS(數(shù)字頻率合成)，以系統(tǒng)時鐘SYS_CLK為節(jié)拍，根據(jù)精調(diào)頻率控制字VTW_B、精調(diào)相位控制字STW_B合成偽碼時鐘PN_CLK。由于偽碼與碼鐘對齊，碼鐘相位改變偽碼相位也會相應(yīng)改變。精調(diào)就是通過改變相位控制字STW_B來調(diào)整碼鐘相位，從而到達調(diào)整偽碼初相的目的。

精調(diào)過程如下：

根據(jù)時延調(diào)整量和時延粗調(diào)量計算時延精調(diào)量t_2b：

t_2b＝t₂-t_2a＝mod(t₂,T_p)，

其中運算符mod表示取余運算，T_p為偽碼時鐘周期，t₂為實際所需的時延調(diào)整量，t_2a為時延粗調(diào)量；

根據(jù)時延精調(diào)量t_2b計算精調(diào)相位控制字STW_B；

其中N_s為精調(diào)相位控制字STW_B的位寬；

以系統(tǒng)時鐘為節(jié)拍，根據(jù)精調(diào)頻率控制字和精調(diào)相位控制字合成偽碼時鐘，將該偽碼時鐘作為當(dāng)前發(fā)射通道內(nèi)部的偽碼時鐘。

假設(shè)相位控制字STW_B位寬為16，碼鐘頻率為10.23MHz，那么時延調(diào)整精度為

STW_B位寬可根據(jù)時延調(diào)整精度要求進行調(diào)整。位寬越寬，調(diào)整精度越高。

(108)將下一發(fā)射通道作為當(dāng)前發(fā)射通道，轉(zhuǎn)入步驟(101)，直至數(shù)字多波束發(fā)射終端中所有發(fā)射通道的秒脈沖和偽碼時鐘調(diào)整完成。

除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形式的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。