一種x頻段星載鎖相接收機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信星載鎖相接收技術(shù)，特別涉及的是X頻段接收鏈路星載鎖相接收機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]地球軌道衛(wèi)星中統(tǒng)一測控體制應(yīng)答機(jī)一般工作在S頻段，在月球、火星等深空探測系統(tǒng)中，根據(jù)空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員建議，上下行信號均使用X頻段。目前我國所有的統(tǒng)一測控體制應(yīng)答機(jī)均采用鎖相接收機(jī)結(jié)構(gòu)，由地面站進(jìn)行頻率的掃描，宇航飛行器中的應(yīng)答機(jī)將信號進(jìn)行捕獲和跟蹤。隨著航天任務(wù)的快速發(fā)展，對宇航飛行器的捕獲和跟蹤時間要求越來越高，需要應(yīng)答機(jī)在未捕獲接收信號的情況下，降低內(nèi)部壓控振蕩器的頻率波動范圍，相應(yīng)降低接收機(jī)靜態(tài)頻率不確定性，確保接收信號能在較小的確定范圍內(nèi)鎖定，從而減少地面站頻率掃描時間，提高通信的實(shí)時性。
[0003]深空探測系統(tǒng)中X頻段鎖相接收機(jī)的掃描頻率范圍較寬，同時為減少地面站掃描時間，要求接收機(jī)靜態(tài)頻率不確定范圍小于±50kHz，接收信號頻率與鎖相接收機(jī)內(nèi)部壓控振蕩器輸出頻率比一般為749/4，等效要求壓控振蕩器輸出頻率波動范圍小于±0.3kHz，準(zhǔn)確度為優(yōu)于±5ppm。另一方面宇航型號鎖相接收機(jī)需要適應(yīng)較寬的溫度范圍，溫度波動范圍大于80°C。根據(jù)我國現(xiàn)有元器件生產(chǎn)水平，在溫度波動如此劇烈的環(huán)境中，壓控振蕩器輸出頻率波動遠(yuǎn)大于±5ppm，宇航應(yīng)用中X頻段鎖相接收機(jī)靜態(tài)頻率不確定性一般在±200kHz左右，離指標(biāo)要求有一定的差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的目的是提供一種X頻段星載鎖相接收機(jī)，以解決現(xiàn)有宇航飛行器中X頻段鎖相接收機(jī)選擇性靜態(tài)頻率不確定性較大、地面測控站掃描時間較長的問題。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種X頻段星載鎖相接收機(jī)，包括:接收鏈路前端、主鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器；所述接收鏈路前端用以輸入接收信號，并根據(jù)所述壓控振蕩器輸出的變頻參考信號將所述接收信號進(jìn)行下變頻，輸出中頻信號；所述主鑒相器用以接收所述中頻信號和變頻參考信號，并根據(jù)所述變頻參考信號對所述中頻信號進(jìn)行鑒相，輸出直流電壓信號和交流差拍信號至所述環(huán)路濾波器；所述環(huán)路濾波器用以濾除所述交流差拍信號，并輸出所述直流電壓信號至所述壓控振蕩器；所述壓控振蕩器用以在所述直流電壓信號的控制下輸出所述變頻參考信號；還包括環(huán)路增益控制裝置，用以根據(jù)所述變頻參考信號對移相的所述中頻信號進(jìn)行鑒相，并在相位相同時控制所述環(huán)路濾波器的直流增益增大。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述環(huán)路濾波器包括:運(yùn)算放大器；其上連接有濾波部件以形成濾波電路；其上還連接有增益電路，并由開關(guān)控制閉合與斷開，在所述相位相同時控制開關(guān)閉合所述增益電路，否則控制開關(guān)斷開所述增益電路。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述環(huán)路濾波器包括:
[0008]所述運(yùn)算放大器，在其反向輸入端和輸出端之間串聯(lián)有第一電阻和第一電容，其輸出端連接所述壓控振蕩器的輸入端；
[0009]第二電阻，第一端連接所述主鑒相器的輸出端，第二端連接所述運(yùn)算放大器的反向輸入端；
[0010]第三電阻，第一端連接所述運(yùn)算放大器的反向輸入端，第二端連接所述運(yùn)算放大器的輸出端；
[0011]第一開關(guān)，并聯(lián)在所述第三電阻的兩端；
[0012]第四電阻，第一端連接所述運(yùn)算放大器的同向輸入端，第二端接地；
[0013]第五電阻，第一端連接所述運(yùn)算放大器的同向輸入端；
[0014]第六電阻，第一端連接所述第五電阻的第二端，其第二端連接電源電壓；以及
[0015]第二開關(guān)，并聯(lián)在所述第五電阻的兩端；
[0016]其中，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)在所述相位相同時均斷開，否則閉合。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)由一雙刀雙擲開關(guān)構(gòu)成。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述環(huán)路增益控制裝置包括:
[0019]移相器，接收所述中頻信號并對其進(jìn)行移相，輸出移相中頻信號；
[0020]副鑒相器，接收所述移相中頻信號和所述變頻參考信號，根據(jù)所述變頻參考信號對所述移相中頻信號進(jìn)行鑒相，在相位相同時輸出一鑒相電壓；以及
[0021]鎖定指示產(chǎn)生器，接收所述鑒相電壓并相應(yīng)生成一鎖定指示信號，控制所述開關(guān)閉合所述增益電路。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，還包括二功分器，用以將所述中頻信號進(jìn)行二路功分輸出，其輸入端連接所述接收鏈路前端的輸出端，其第一輸出端連接所述主鑒相器的第一輸入端，其第二輸出端連接所述移相器的輸入端。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，還包括三功分器，用以將所述變頻參考信號進(jìn)行三路功分輸出，其輸入端連接所述壓控振蕩器的輸出端，其第一輸出端連接所述主鑒相器的第二輸入端，其第二輸出端連接所述接收鏈路前端的第二輸入端，其第三輸出端連接所述副鑒相器的一輸入端。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述中頻信號的頻率范圍為9MHz?11MHz。
[0025]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:鎖相接收機(jī)工作在X頻段，完成接收信號的鎖定，并能夠根據(jù)鎖定情況對鎖相接收機(jī)的環(huán)路增益進(jìn)行變換，根據(jù)所述變頻參考信號對移相的中頻信號進(jìn)行鑒相，并在相位相同(接收信號鎖定)時控制環(huán)路濾波器的直流增益增大，否則(接收信號未鎖定)控制環(huán)路濾波器的直流增益減小，那么，當(dāng)接收信號未鎖定時，環(huán)路增益小，壓控振蕩器的直流控制電壓變化范圍很小，鎖相接收機(jī)能夠具有極低的靜態(tài)頻率不確定性；當(dāng)接收信號鎖定時，環(huán)路增益高，鎖相接收機(jī)能夠具有正常的性能指標(biāo)，與常規(guī)的鎖相接收機(jī)相比，接收機(jī)靜態(tài)頻率不確定性更低，有利于信號的快速捕獲和跟蹤。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明一個實(shí)施例的X頻段星載鎖相接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖2為本發(fā)明一個實(shí)施例的環(huán)路濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0029]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0030]本發(fā)明的X頻段星載鎖相接收機(jī)可以包括接收鏈路前端N1、主鑒相器N3、環(huán)路濾波器N4和壓控振蕩器N6。該鎖相接收機(jī)能夠完成接收信號的鎖定輸出，并且工作在X頻段，采用了兩次下變頻，在二中頻完成接收信號的鎖定，可以理解，鎖相接收機(jī)還可以包含其他的部件，以調(diào)節(jié)鎖相接收機(jī)的性能，例如是信號放大、濾波等，本發(fā)明不進(jìn)行贅述。
[0031]其中，參看圖1，接收鏈路前端NI輸入接收信號和變頻參考信號，接收信號為用來進(jìn)行鎖定的輸入信號，變頻參考信號為壓控振蕩器N6輸出信號，接收鏈路前端NI根據(jù)變頻參考信號將接收信號進(jìn)行下變頻，并輸出中頻信號，較佳的，中頻信號的頻率范圍為9MHz?IIMHz，接收鏈路前端NI的具體結(jié)構(gòu)可以為現(xiàn)有的接收鏈路前端，在此不再贅述。
[0032]主鑒相器N3接收中頻信號和變頻參考信號，并根據(jù)變頻參考信號對中頻信號進(jìn)行鑒相，輸出直流電壓信號和交流差拍信號至環(huán)路濾波器N4，直流電壓信號為由中頻信號和變頻參考信號兩個輸入信號根據(jù)主鑒相器N3工作所獲得的電壓輸出信號，交流差拍信號為中頻信號和變頻參考信號兩個輸入信號的相位差輸出信號。
[0033]環(huán)路濾波器N4用以濾除交流差拍信號，并輸出直流電壓信號至壓控振蕩器N6，該直流電壓信號為壓控振蕩器N6的壓控信號。
[0034]壓控振蕩器N6在直流電壓信號的控制下，輸出變頻參考信號，提供給接收鏈路前端NI和主鑒相器N3，壓控振蕩器N6例如是壓控晶振。
[0035]本發(fā)明的鎖相接收裝置還包括環(huán)路增益控制裝置，壓控振蕩器N6的變頻參考信號還提供給環(huán)路增益控制裝置，其根據(jù)變頻參考信號對移相的中頻信號進(jìn)行鑒相，并在變頻參考信號和移相的中頻信號的相位相同時，控制環(huán)路濾波器N4的直流增益增大，否則控制環(huán)路濾波器N4的直流增益較小、或無直流增益，具體大小可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行配置。
[0036]環(huán)路濾波器N4不僅實(shí)現(xiàn)環(huán)路濾波輸出的功能，還具有增益可切換的功能。在一個實(shí)施例中，環(huán)路濾波器N4包括:運(yùn)算放大器；在運(yùn)算放大器上連接有濾波部件以形成濾波電路；在運(yùn)算放大器上還連接有增益電路，并由開關(guān)控制閉合與斷開，在變頻參考信號和移相的中頻信號的相位不相同時，也就是中頻信號未被鎖定，環(huán)路增益控制裝置控制開關(guān)N7斷開增益電路，此時環(huán)路濾波器N4直流增益很小，環(huán)路濾波器N4輸出電壓波動范圍等于主鑒相器N3輸出直流電壓信號的波動范圍和運(yùn)算放大器輸入失調(diào)電壓之和，其值小于5mV，壓控振蕩器N6輸出頻率十分穩(wěn)定，鎖相接收機(jī)具有極低的靜態(tài)頻率不確定性；在變頻參考信號和移相的中頻信號的相位相同時，也就是中頻信號在鎖相接收機(jī)中被鎖定，環(huán)路增益控制裝置控制開關(guān)N7閉合增益電路，此時環(huán)路濾波器N4的直流增益很大，且鎖相接收機(jī)可正常工作。
[0037]具體的，參看圖2，環(huán)路濾波器N4可以包括:運(yùn)算放大器Al，在其反向輸入端(反向端)和輸出端之間串聯(lián)有第一電阻R3和第一電容Cl，其輸出端連接壓控振蕩器N6的輸入端；第二電阻R1，第一端連接主鑒相器N3的輸出端，第