便携多模式测控地检设备的设计与实现

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1、绪论图1．2SkvwAN混合状网络的拓扑结构示意图国内从事测控地检设备研制的单位主要有中国电子科技集团第五十四研究所、第十研究所，中国航天科技集团公司704所等，产品以专用地面检测设备为主。以五十四所研制专用地面检测设备为例，由上变频器、下变频器、数字基带和时频信号发生器等分立设备通过外部电缆连接而成。其突出特点是通用性强，能够兼容S波段统一测控(USB体制)、扩频测控等常用测控体制，上下行频率可在全频段内任意配置，支持遥控、遥测码速率的实时设置，具备测距测速功能等。凭借自身强大的功能和友好的操作界面

2、，此类专用地面检测设备能够“优秀”地完成卫星的测控工作，但是它体积和质量都较大，携带不方便，并且研制成本也较高。1．2论文研究的目的和意义在微小卫星的研制过程中，测控地检设备不仅能够帮助卫星各个模块尤其是星载应答机的开发人员定位问题及调试系统，也是后续卫星各项电性能测试中至关重要的测试设备。随着卫星通信技术的不断发展以及通信需求的日益增长，卫星采用的测控体制也趋于多样化，星载应答机也朝着多模式的方向发展‘9J【l们。因此，为满足日益多样化的卫星测控需求，增加测控地检设备在卫星测控中的通用绪论性，研制能

3、够在不同测控体制下工作的多模式测控地检设备就显得尤其重要‘111。目前国内测控站使用的专用地面检测设备虽然性能优良、功能完备，但是设备的体积和质量都较大，子模块之间的连线也比较复杂，通常需要放置在专门的机柜中，机动性和灵活性差，生产成本也比较高。而对于微小卫星来说，一个是需要经常移动对整星进行电性能测试和环境试验，另一个是研制经费相对有限，因此研制一个机动灵活、通用性好、环境适应能力强、造价低的便携式测控地检设备是非常有必要的㈣。便携式多模式测控地检设备体积小，重量轻，携带方便，成本低，主要功能是在U

4、SB体制(注：本文中USB代表S波段统一载波测控体制，usb代表通用串行总线协议，下文中不再做说明)、非相干扩频体制和数传体制三种不同模式下完成对卫星的测控工作，包括发送已调的上行遥控信号、接收和解调下行遥测信息及数传数据、卫星距离和速度的解算等，并且具备良好的可操作性和通用性，因而具有广阔的应用前景[13】[141。本课题结合项目组星载S波段多模式测控应答机的研制，为应答机的研制及在地面的各项测试工作提供强有力的支持。1．3论文工作与章节安排本文针对以上现状，结合项目组星载S波段多模式应答机的测控需

5、求，展开了对便携多模式测控地检设备的研究，完成了测控地检设备的系统设计、硬件平台的设计及实现、基带算法的FPGA代码开发和系统级的测试。从需求分析入手，进行测控地检设备的总体方案设计、相关元器件的选型；然后经软硬件分模块设计实现了具有USB体制、非相干扩频体制和数传体制的便携多模式测控地检设备。最后对测控地检设备进行了性能测试，并通过与星载多模式应答机的协同工作对整个测控地检设备的性能进行了验证。由此，本文的具体章节安排如下：第l章，绪论，从微小卫星及星载应答机的发展趋势着手，引出测控地检设备向通用化

6、及多模式发展的必要性，继而引出研制便携式多模式测控地检设备的必要性。阐述了本文研究的现状和发展趋势，分析了课题研究的目的和意义，最4绪论后叙述了本文的的主要内容和任务。第2章，便携多模式测控地检设备总体设计，从项目组星载S波段多模式应答机的测控需求入手，分析了测控地检设备所应具备的功能及性能。进而对测控地检设备的实现进行了总体方案设计，明确了后续软硬件模块设计和实现的框架。第3章，便携多模式测控地检设备硬件模块设计实现，在第2章总体方案设计的基础上，针对测控地检设备在信号传输和处理方面的硬件需求，设计

7、和实现了电压转换模块、射频收发模块及数字基带处理模块等，完成了测控地检设备硬件平台的开发工作。第4章，便携多模式测控地检设备软件模块开发，在第2章总体方案设计的基础上，分析并确定FPGA代码的结构，最终分模块实现测控地检设备的软件算法：S波段统一测控体制(USB体制)地面基带算法实现、非相干扩频模块地面基带算法实现、数传模块地面基带算法实现、PLL动态配置模块和CY7C68013通信接口模块的实现。第5章，便携多模式测控地检设备性能测试，对测控地检设备的各项指标逐一进行测试，并验证其是否满足项目组星载

8、多模式应答机的测控需求。第6章，总结，对本文的工作作了总结，并且提出了不足之处以及后续需要改进的地方。浙江大学硕士学位论文2便携多模式测控地检设备总体设计测控地检设备的总体方案需要根据卫星的测控需求和实际的应用环境来分析，本章针对微小卫星星载多模式应答机的任务需求和对测控地检设备通用性和灵活性的要求，提出了便携多模式测控地检设备的总体方案设计，为后续的分模块设计构建了主体框架。2．1便携多模式测控地检设备需求分析项目组星载多模式应答机在常规任务需求的基础