四相调制单通道单脉冲跟踪接收机设计

由终端产生 一组频 率为 Ｑ和２ Ｑ的低频 ＴＴＬ方波信 号 ，使
其组合成 复合 控制信号 ，在 时间为 Ｑ的周期 内，控ＳｓＪ６位
移相器 ，在控 制信号时 间同步的情况下 ，满 足表 １－１所示
的关系 。
表 １—１时 间 相 位 电 平 关 系 表
时 间
方 波 １
方 波 ２
１８０。
ｚ 血妇）
（１３）
２ 系统组成
广一 一 一一Ｉ
—
接收分系统 ｌ
Ｉ
Ｉ
单脉：中跟踪接收机
婆『＿１ 伺系服统
间同步的方法 ，可分 别对 ９０。和 １８０。的移相值进 行连续
控制 ，以达 到最终 实现来 波相位 ９０。、１８０。、２７０。、
３６０。的连续变化 ，从 而实现 四相调 制。通 常 的方法是 ，
经 过 对 星 测 试 验 证 了设 计 的 正 确 性 。
【关键词 】四相调制 ；单通道单脉冲 ；Ｍａｆ ｌａｂ４， ３＂真
Ｏ 引 言
单通道单脉冲 （Ｓｉｎｇｌｅ ＣｈａｎｎｅｌＭｏｎｏｐｕ ｌｓｅ，简称ＳＣＭ） 技术体制 的最突 出优点是节省信道 ，有利 降低成本，其次 是设备操作简化 ，有利于提 高可靠性 ，这 就使得ＳｃＭ跟踪 技 术在 卫星地球 站 、遥 感 、气象接 收站 的 自跟踪 系统 中 也得 到应用。
差信号经 过四相调制后 ，可写为：
＝ 知 甜一 ＋
（３）
其 中调制信号为 ：
０ ２ ｒ＜ｆ≤２，ｌｒ ＋一 Ｔ
４
２ ｒ
＋
Ｔ 一
《ｆｓ２ ｒ十三
＝
石 了Ｔ＋ ＜ｆ≤ ｒ＋
２ｎＴ＋ ＜ｆｓ ＋ｒ
（４）
式 中，Ｔ为调制信号周期 ，ｎ：ｏ … 相加后 的和与差信号为 ：
跟踪解调终端 由中频解算单元和控制单元组成。７０ＭＨｚ
中频信 号通 过ＡＧＣ控制到恒定 电平 ，并输送至 中频解 算单
元；中频解算单元对中频信号进行Ａ／Ｄ转换、角误差解调 ，
并将角误差送至天线控制单元 （ＡＣＵ），ＡＣＵ控制驱动天线
朝着减小误差的方 向运动 ，实现对 目标 的 自动跟踪 。控制
９０。
合 成
０
０
０。
００
００
０
ｌ
Ｏ。
９０。
９０。
ｌ
Ｏ
１８０。
０。
ｌ８Ｏ。
ｌ
１
１８Ｏ。
９０。
２７０。
信道 设计和 频率配 置时 要考虑 增益 分配合 理 、信 道
频率组合干扰少，Ｌ波段下变频器将Ｌ波段信号进行两次变
频，输 出７０删ｚ信号，送跟踪解调终端进行误差信号解调 。
斜率 ，表达式 如下：
＝ 全＝
眦ｔ衄
国为馈 源接收 的信标信 号的频 率 ，０为天线偏离卫星 的角度 ，，为合路器 前和信号与差信号通道 间的相位差 。 在实 际中 ，通 过校相 的方法 使和信 号通道 与差信 号通道 之 间的相位差 调整为零 ，即ｊｙ＇－ｙ：０， 为校相 角度 。
滤除直流 分量后 的信 号为：
ｃ９，
（１０
·４４ · 电 子 也 Ｉ●
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ ·探 索 与 观 察
幽 ） ２ｎＴ＜ｆ ２ｎＴ＋
ｒ＋； ｒ ２ｎＴ＋三
ｃＡ＝ ｏ 碓卜 ；
一
ｏｏ ２ｎＴ＋；ｔｔ ２ｎＴ＋ ４
一
） ｒ＋ ｒ≤ ｒ＋ｒ（１１）
多普勒影 响和ＡＧＣ归一化处理后 ，对 和差信号进行包 络检
波 ，和差信号可 以表 示为：
【 ； 一㈣｝ 式 中 ：
（７）
ｆ）＝６Ｊｌ＋ ｃｏ《雌）一 ）＋
（８）
ｗ（Ｏ＝
）
若 ｆ艮／Ｊ、， 贝０：
ｏｏ《 一 ＋ 萨 ｌ
Ｄ
当 时 ，， 由此得到 ：
ｃ（Ｏ十＋譬 ＋华］
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ ·探 索 与观 察
四相 调制单蘧遵单豚 冲跟蹋疆 收祁设计
中国电子科技集团公 司第５４研究所 赵 楠
【摘要 】在卫星通信中，卫星天线经常移动，并希望在移动的同时始终使天线对准卫星，达到最佳通信效果，自跟踪 接收 系统的作用就在 于此。本文设计 的跟踪 接收机是 自跟 踪 系统 的重要组 成部分 ，文 中介 绍 了四相调制 单通道单脉 冲 跟踪接收机的 工作原理和 系统组成 ，对 中频数 字信号 处理 算法 中的关键参数进行 了Ｍａｔｌａｂ４， ５＂真 ，并在 工程 中实现 ，最后
本文设计 的 四相 调制 单通道 单脉冲 跟踪 接收机 ，在 传 统 ＳＣＭ接 收机 的基 础上 ，通 过用 低频 信 号对对 差 通道 信 号进 行四相调 制 ，实 现 了对ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ等调制 信号 的 跟 踪 。
１ 工作 原理
通常ｓｃＭ接 收机 在对信标信 号进 行跟踪 时 ，差信号是
对 此信 号进 行 同步解调提 取 方位误 差和俯 仰误 差 。
由于是 四相调制 ，需要两次 同步解调 。 第 一次同步解调
分离 出交流 方位 误差信 号和俯 仰 误差信 号 ，第 二次解 调
则得 到直流方位、俯仰误差 电压 。
可得 出方位 电压差为 ：
）：２ —如）
（１２）
俯仰 电压差为 ：
经过 。 后再与和信号合成 ；而在对ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ调制等恒 定包络信 号进 行跟踪 时 ，差信 号是 经过 四相 调制 后与和
信号相 加 。假 设来波 为纯 圆极化单 频信号 ，则和信 号和
差 信 号 的 表 示 式 为 ：
＝ ６ｃｏｓ如ｒ）
（１）
Ｖ 一为和 信号 的幅度 ， 为 归一化 的误差 信号 的
显示单元实现整个跟踪接收机 的控制和对外通信 。
图１跟踪接收 系统组成框 图 跟踪接 收单元 由下行数据传输信道和跟踪通道 ，主要 由和差ＬＮＡ、分路器 、和差 （单通道 ）合成 网络、单脉冲跟
踪接收机 （包括Ｌ波段下变频器 、跟踪解调终端 ）组成 。 工作 时，需要一路数据通道和一路跟踪通道，和信号
＝ ５ ＋ 知扣～ ＋ ｒ）） 合并后 的信号经过变换得：
（５）
Ｖ斑ｄ ｃｏｌ（神 ＋６ ｃｏｓ（神 艇０一
一 ｂｐＯｓｉ￣（ｏＯＣｍ（（ｋ（ｔ）－
＝ ＋ｂ，ｕＯ ｃｏ《七（｜）一神）∞ 国Ｏ
６ 口ｓｊ∞（（＾：（０一 ｇ证（阱）
一
（６）
和 差信号经 过下变频后 到７０１￣Ｈｚ中频 ，经过ＡＦＣ消 除