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文檔簡介
1、皮型衛(wèi)星是現(xiàn)代航天技術中的重要研究領域。皮型衛(wèi)星具有自主控制程度高、重量輕、研制周期短、機動性強、造價和發(fā)射成本低,已經成為繼納型衛(wèi)星之后各國研究的新熱點。皮型衛(wèi)星采用一箭多星和子母衛(wèi)星的發(fā)射方式,在衛(wèi)星軌道上形成衛(wèi)星群編隊飛行的形式覆蓋一定范圍,實現(xiàn)了衛(wèi)星之間的資源與信息共享,完成了立體成像、分布式空間測量等比較復雜的任務,或以更低的成本完成衛(wèi)星搭載試驗等空間科學實驗。 本文主要研究了皮衛(wèi)星測控應答一體化板的設計,將皮衛(wèi)星測控
2、應答系統(tǒng)應具有的上下行射頻信號處理、BPSK解調和指令識別功能加以集成,有效地降低了系統(tǒng)重量和面積。同時,實現(xiàn)了衛(wèi)星測控應答系統(tǒng)的測距功能,并通過軟件后處理提高了系統(tǒng)的測距精度。并且分析了影響測距精度的相位抖動的來源。 具體工作如下:1.分析了皮衛(wèi)星測控應答一體機應具有的整體功能,對一體機的系統(tǒng)電源部分、射頻部分、BPSK解調部分、指令識別部分做了相應的設計及整合。同時測試了皮衛(wèi)星測控應答一體機樣機的系統(tǒng)性能指標,達到并超過了原
3、先的皮衛(wèi)星測控應答系統(tǒng)。 2.星地測距是衛(wèi)星系統(tǒng)所要實現(xiàn)的一個重要功能。在理解了側音測距的原理和測距所需要設備的基礎上,提出了本系統(tǒng)的測距方案,并且利用FPGA比相電路得到了副載波信號的連續(xù)相位差值。通過DSP對連續(xù)比相數(shù)據進行多次統(tǒng)計平均,降低了比相數(shù)據的標準方差值,提高了測距精度。對測距系統(tǒng)進行了時間特性和溫度特性的多次可重復實驗,結果顯示,在長時問連續(xù)工作下,測距系統(tǒng)保持穩(wěn)定,而在不同溫度下工作時,測距系統(tǒng)所引入的固定相位
4、差會發(fā)生有規(guī)律的變化,同時測距信號的相位抖動也會隨著溫度的變化而改變,通過分析,確定了測距系統(tǒng)的最佳工作環(huán)境溫度。 3.對引起本測距系統(tǒng)相位抖動的誤差源進行分析。通過分析測距信號提取的閉環(huán)系統(tǒng)的相位模型,得到了這些噪聲對于輸出測距信號相位噪聲的傳遞函數(shù)。將這些疊加的相位噪聲轉換成相位抖動后,發(fā)現(xiàn)了導致測距系統(tǒng)相位抖動的主要原因。 4.分析了微帶線分支定向耦合器的結構和特性,使用常用的3dB不變阻雙分支定向耦合器和變容二極
5、管設計了雙分支定向耦合器型調相器。同時對微帶線耦合器和調相器進行了ADS的仿真,制作并測試了微帶線雙分支定向耦合器型調相器。 通過本論文的工作,成功設計了具有高集成度的皮衛(wèi)星測控應答一體化板,其性能指標達到并超過上一套皮衛(wèi)星測控應答系統(tǒng),系統(tǒng)接收靈敏度達到-92dBm,發(fā)射功率達到20dBm;通過對測距系統(tǒng)的改進,使系統(tǒng)測距精度達到了5m以下;同時分析得到了導致測距信號相位抖動的主要因素是載波跟蹤環(huán)VCXO的噪聲、接收本振環(huán)VC
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