卫星扩频测控基带系统设计
2022年电子技术应用第9期
鲍大志，邢斯瑞，孙 伟，韩旭天
长光卫星技术股份有限公司，吉林 长春130102
摘要： 卫星测控分系统负责遥测、遥控信号在卫星与地面站之间的传输。扩频测控体制由于抗干扰性强、保密性好、易于实现多星测控等优势，已经逐渐成为主流测控方式。在测控频段上，X频段由于频率资源丰富且对商业测控开放，已经成为商业航天使用的主要测控频段。根据低轨卫星测控分系统需求，设计了一套X频段扩频测控应答机基带系统，能够实现X频段扩频测控信号的发射和接收。通过优化设计二维捕获、跟踪环路等模块，系统可以满足低轨卫星高动态多普勒下的性能需求。
中图分类号： TN927；V55
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212459
中文引用格式： 鲍大志，邢斯瑞，孙伟，等. 卫星扩频测控基带系统设计[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212459
中文引用格式： 鲍大志，邢斯瑞，孙伟，等. 卫星扩频测控基带系统设计[J].电子技术应用，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
测控应答机是卫星与地面之间的遥控指令与状态遥测信息的联络单机，主要负责遥测、遥控信号在卫星与地面站之间的传输。早期测控应答机多为统一S波段(USB)测控应答机，由于S频段不对商业测控开放，且USB测控在设备适应性、抗干扰性、可靠性等指标上难以保证，目前商业航天中，X频段扩频测控正成为主流测控方式，并且频率上有向更高频段发展的趋势，以满足对测控自主性、抗干扰性、保密性等方面的需求[1-3]。
由于卫星高速运动，卫星测控信号具有高动态的多普勒效应。同时由于相对于传统的S测控频段，X频段频率更高，多普勒效应更加明显。因此，实现高动态信号的捕获跟踪是扩频测控信号处理的关键。此外，由于扩频测控体制采用非相干扩频，使得捕获跟踪的难度进一步增加，且解扩后信号需要独立位同步算法实现数据恢复。
本文按照低轨卫星扩频测控应答机需求，构建了一套扩频基带解调和调制系统。其中解调器主要组成部分包括二维捕获、载波跟踪、码环跟踪、位同步等模块。本文给出了扩频测控应答机系统架构和基带系统关键模块的算法结构，并给出了仿真测试结果。
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作者信息：
鲍大志，邢斯瑞，孙 伟，韩旭天
(长光卫星技术股份有限公司，吉林 长春130102)
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