衛(wèi)星USB測(cè)控副載波同步算法研究
2022年電子技術(shù)應(yīng)用第5期
張士偉，邢斯瑞，常俊德，金宇婷，趙 博，沈晨陽
長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)有限公司，吉林 長(zhǎng)春130000
摘要： 吉林一號(hào)衛(wèi)星測(cè)控采用USB測(cè)控體制，遙控接收采用FFT+DPLL1+DPLL2的架構(gòu)，F(xiàn)FT主要實(shí)現(xiàn)對(duì)載波的粗捕，DPLL1在FFT的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)載波相位的精跟蹤，DPLL2實(shí)現(xiàn)副載波的跟蹤。對(duì)遙控副載波跟蹤所用到的數(shù)字PLL技術(shù)進(jìn)行了研究，首先給出了載波多普勒折算到副載波上的方法，然后對(duì)模擬PLL數(shù)字化進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并設(shè)計(jì)了遙控副載波同步用的PLL2，對(duì)其穩(wěn)定性、快捕帶及快捕時(shí)間、捕獲帶和捕獲時(shí)間、同步速率等進(jìn)行了分析和仿真。結(jié)果表明,該方法具有捕獲時(shí)間短、跟蹤精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，已成功在吉林一號(hào)系列衛(wèi)星中得到應(yīng)用。
中圖分類號(hào)： TN92
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212167
中文引用格式： 張士偉，邢斯瑞，常俊德，等. 衛(wèi)星USB測(cè)控副載波同步算法研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(5)：61-64，69.
英文引用格式： Zhang Shiwei，Xing Sirui，Chang Junde，et al. Subcarrier synchronization for satellite USB TT&C[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(5)：61-64，69.
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212167
中文引用格式： 張士偉，邢斯瑞，常俊德，等. 衛(wèi)星USB測(cè)控副載波同步算法研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(5)：61-64，69.
英文引用格式： Zhang Shiwei，Xing Sirui，Chang Junde，et al. Subcarrier synchronization for satellite USB TT&C[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(5)：61-64，69.
Subcarrier synchronization for satellite USB TT&C
Zhang Shiwei，Xing Sirui，Chang Junde，Jin Yuting，Zhao Bo，Shen Chenyang
Chang Guang Satellite Technology Co.，Ltd.，Changchun 130000，China
Abstract： Jilin-1 satellites TT&C adopts USB system. The receiver adopts the architecture FFT+DPLL1+DPLL2. FFT mainly realizes coarse capture of carrier. DPLL1 realizes tracking of carrier phase on the basis of FFT. DPLL2 realizes subcarrier tracking. This paper studies the digital PLL technology used in the tracking of the subcarrier. Firstly, the calculation method of converting the carrier doppler parameter to the subcarrier is given. Then the analog PLL digitization is discussed in detail. The PLL2 used in the synchronization of the uplink subcarrier is designed. The stability, fast pull range and time, pull range and time are discussed. The results show that the method has the characteristics of short capture time, high tracking accuracy, good stability and is easy to realize in digital. Now it has been successfully applied in Jilin-1 series satellites.
Key words : digital phase-locked loop(DPLL)；fast pull-in range；fast pull-in time；pull-in range and time；phase error standard deviation
0 引言
統(tǒng)一S波段(Unified S-Band TT&C System，USB)測(cè)控是目前衛(wèi)星常用的一種測(cè)控方式，對(duì)于衛(wèi)星測(cè)控接收機(jī)來說，要想正確穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)遙控指令的接收，載波同步、跟蹤技術(shù)是關(guān)鍵，如果同步性能不佳導(dǎo)致誤碼將使指令變成無效指令，影響衛(wèi)星的測(cè)控效果。
傳統(tǒng)載波同步基于鎖頻環(huán)+鎖相環(huán)的方式，但在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于通信距離非常遠(yuǎn)，接收信號(hào)弱，信噪比較差，鎖頻環(huán)跟蹤載波頻率時(shí)振蕩較大，鎖頻環(huán)跟蹤穩(wěn)定后轉(zhuǎn)鎖相環(huán)時(shí)，無法保證頻差百分百處于鎖相環(huán)的捕獲帶內(nèi)，導(dǎo)致鎖相環(huán)無法鎖定，需要重新進(jìn)行載波捕獲，增加了捕獲時(shí)間，降低了捕獲概率，不適合衛(wèi)星測(cè)控通信的應(yīng)用[1]。本文給出了一種快速傅里葉變換結(jié)合鎖相環(huán)(FFT+PLL)的方法，可以很好地適用各種衛(wèi)星測(cè)控的應(yīng)用場(chǎng)景。
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作者信息：
張士偉，邢斯瑞，常俊德，金宇婷，趙 博，沈晨陽
(長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)有限公司，吉林 長(zhǎng)春130000)
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