衛星擴頻測控基帶系統設計
2022年電子技術應用第9期
鮑大志，邢斯瑞，孫 偉，韓旭天
長光衛星技術股份有限公司，吉林 長春130102
摘要： 衛星測控分系統負責遙測、遙控信號在衛星與地面站之間的傳輸。擴頻測控體制由于抗干擾性強、保密性好、易于實現多星測控等優勢，已經逐漸成為主流測控方式。在測控頻段上，X頻段由于頻率資源豐富且對商業測控開放，已經成為商業航天使用的主要測控頻段。根據低軌衛星測控分系統需求，設計了一套X頻段擴頻測控應答機基帶系統，能夠實現X頻段擴頻測控信號的發射和接收。通過優化設計二維捕獲、跟蹤環路等模塊，系統可以滿足低軌衛星高動態多普勒下的性能需求。
中圖分類號： TN927；V55
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212459
中文引用格式： 鮑大志，邢斯瑞，孫偉，等. 衛星擴頻測控基帶系統設計[J].電子技術應用，2022，48(9)：81-85.
英文引用格式： Bao Dazhi，Xing Sirui，Sun Wei，et al. Design of baseband system of satellite spread spectrum TT&C[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(9)：81-85.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212459
中文引用格式： 鮑大志，邢斯瑞，孫偉，等. 衛星擴頻測控基帶系統設計[J].電子技術應用，2022，48(9)：81-85.
英文引用格式： Bao Dazhi，Xing Sirui，Sun Wei，et al. Design of baseband system of satellite spread spectrum TT&C[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(9)：81-85.
Design of baseband system of satellite spread spectrum TT&C
Bao Dazhi，Xing Sirui，Sun Wei，Han Xutian
Chang Guang Satellite Technology Co.，Ltd.，Changchun 130102，China
Abstract： The satellite tracking telemetry and command(TT&C) subsystem is responsible for transmitting telemetry and receiving remote control signals between the satellite and the ground station. Spread Spectrum TT&C system has gradually become the mainstream TT&C mode because of its strong anti-interference, good confidentiality and easy to realize multi Satellite TT&C. In the TT&C frequency band, X frequency band has become the main TT&C frequency band used in commercial spaceflight due to its rich frequency resources and openness to commercial TT&C. According to the requirements of low orbit satellite TT&C subsystem, a baseband system of X band spread spectrum TT&C transponder is designed, which can transmit and receive X band spread spectrum TT&C signal. By optimizing the design of 2D acquisition and tracking modules, the system can meet the performance requirements of low orbit satellites under high dynamic Doppler.
Key words : satellite TT&C；baseband；acquisition and tracking；Doppler
0 引言
測控應答機是衛星與地面之間的遙控指令與狀態遙測信息的聯絡單機，主要負責遙測、遙控信號在衛星與地面站之間的傳輸。早期測控應答機多為統一S波段(USB)測控應答機，由于S頻段不對商業測控開放，且USB測控在設備適應性、抗干擾性、可靠性等指標上難以保證，目前商業航天中，X頻段擴頻測控正成為主流測控方式，并且頻率上有向更高頻段發展的趨勢，以滿足對測控自主性、抗干擾性、保密性等方面的需求[1-3]。
由于衛星高速運動，衛星測控信號具有高動態的多普勒效應。同時由于相對于傳統的S測控頻段，X頻段頻率更高，多普勒效應更加明顯。因此，實現高動態信號的捕獲跟蹤是擴頻測控信號處理的關鍵。此外，由于擴頻測控體制采用非相干擴頻，使得捕獲跟蹤的難度進一步增加，且解擴后信號需要獨立位同步算法實現數據恢復。
本文按照低軌衛星擴頻測控應答機需求，構建了一套擴頻基帶解調和調制系統。其中解調器主要組成部分包括二維捕獲、載波跟蹤、碼環跟蹤、位同步等模塊。本文給出了擴頻測控應答機系統架構和基帶系統關鍵模塊的算法結構，并給出了仿真測試結果。
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作者信息：
鮑大志，邢斯瑞，孫 偉，韓旭天
(長光衛星技術股份有限公司，吉林 長春130102)
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