1、跟踪解调技术的发展应用科技论文跟踪解调技术的发展应用焦伟红刘向东摘要:本文介绍的多功能跟踪解调技术可完成对单栽波 (CW)信标,PSK(BPSK,QPSK)通信信号的解调跟踪,首次实现了对卫星信标厦通信信号进行自动跟踪的跟踪解调技术:关键词:跟踪解调 PSK 数字 Costas 环锁相环信标相干 AGC1 概述同步通信卫星领域中,卫星的定位精度一般在(011.)之间,因此,地球站需要采用自动跟踪技术对同步星的自动跟踪,通常采用射束控制方式的步进跟踪解调技术,传统的跟踪体制只需跟踪信标信号.然而,随着通信技术的不断发展,通信卫星信号传输呈多样化趋势,有些卫星并不发射信标信号.这样,传统的跟踪系统
2、就无法对其进行自动跟踪.为适应当前地球站对通信卫星的跟踪要求,本文提出了一种对信标信号及PSK 通信信号经解调跟踪即多功能跟踪解调技术从通信信号中解调出天线所需的跟踪误差信号,这在国内尚属首例,国外亦未发现类似产品的报道.2 原理简介根据目前通信领域发展的特点及实际需要,在原理设计上做了如下考虑:信号规格为BPSK,QPSK,CW,AGC 电路采用跟踪同步控制能力非常强的闭环相干 AGC 环路.对单载波信标信号,采用锁相环进行跟踪对 PSK 信号,采用参考载波改进型全数字Costas环(松尾环 )进行提取 ,并增加错锁识别电路,以提高相干载波的频谱纯度和载波捕获范围,并降低工作门限误差检测跟踪
3、采用基带提取,数字处理,智能补偿等方法,完成输出误差信号与输入信号能量高精度的线性关系为提高误差检测信号的稳定度问题,用软件处理方法实现了对输出误差信号的采样保持和数字滤波,使输出电平具有很好的稳定度:基本原理方框图如图 1 所示3 技术难点及解决途径跟踪通信信号.在技术实现七主要有两个难点(1)通信信号的误差检测电平稳定度问题在通信卫星地面侦察站伺服跟踪系统中.通常都以信标信号作为跟踪的目标.而信标信号一般都是信噪比很高,发射功率很稳定的单载波 CW 信号.调制速率很低的调幅AM,PM 信号,调制速率很低(固定短码)的 PSK 信号等只有这样,才能保证输出跟踪电平的稳定,确保系统正常的跟踪而
4、一般通信信号是随机码,有可能出现长的连0或连电信技术研究 2002 年第 3 期“1“码,且信噪比相对较低,误差检测电平稳定度差,就会导致输出跟踪电平抖动很大,无法用作天线控制设备的控制电平.图 1 基本结拘框图为解决这个问题,除了对环路进行优化以提高误差检测电平稳定度外,还采用数字处理方法将误差检测电平进行 A/D 变换成数字信号, 再通过 CPU 进行采样保持,处理和智能数字滤波,从根本上解决了输出跟踪电平抖动大的问题(2)电平线性补偿问题由于电调控制器件和基带误差检测部分的非线性问题,造成了误差检测电平的非线性特性,如图 2 所示通常跟踪机的跟踪误差信号是将误差检测电平通过线性放大来完成
5、,而作为跟踪误差信号,要求与输入信号幅度成线性关系.解决该问题的传统方法是对电路中的运算放大器电路进行电平逆非线性补偿,调整非常困难为了解决这个关键技术问题,我们采用了微处理芯片来进行智能补偿处2输八信号幅度 fd 日):宴簖跟踪信号电平:所需跟踪信号电平图 2 误差捡测电平科技论文理.首先将基带误差检测输出的误差信号电平送人 lO 位/D 转换器,再将采集的数据送人 CPU,用数字智能处理的方法进行补偿,然后经 12 位 D/A 送人运放,放大至所要求的范围=通过该方法已成功实现了输出误差信号电平的高精度,高稳定特性的跟踪接收.4 存在问题以及今后发展考虑4.I 存在问题在跟踪不同速率,调制
6、方式的信号时,在中频上需要不同的滤渡器.滤波器的性能参数不同,对误差检测电平曲线的位置斜率等影响很大,要取得较好的一致性,调试较困难在整个环路中,非线性器件较多且其中有的器件受温度影响较大这些都给机器性能带来影响,并给调试带来困难:42 今后发展考虑随着大规模集成电路和数字处理芯片的发展,今后可考虑用数字处理的方法求实现解调和跟踪首先可以考虑对基带信号进行 I1 采样和数字处理,采用数字滤波器取代中频部分的带通滤渡器这样,在跟踪不同速率的信号时,町以取得较好的一致性一现有跟踪方法是在基带信号上提取误差信号,再对该误差信号进行 A/D 采样和数字处理对基带信号 A/b 采样,并从中提取误差信号,消除了误差检测部分的非线性因素随若数字处理芯片速率的提高,可以进一步考虑在中频上直接 A/D 采样和数亨处理,从而可大大减少菲线性器件,提高机器件能5 应用前景展望应用该跟踪解调技术研制出来的没备,可实现对一般 PSK 通信信号的跟踪,并目性能稳定.效果良好,跟踪精度高它与跟踪单载波信标信号的其它类型的信标接收机效果相当,并且具有同步门限低,适应电平范围广,人锁速度快,跟踪迅速,精度高,温度适应范围宽,可靠性高等优点:作为一种结构简单,成本低的通用技术设备 ,它可以作为大型地面站,接收站的伺服系统配套设备.一1 焉孺罐 i_3
