[发明专利]一种基于反熔丝FPGA的半数字化USB应答机装置

说明书

本发明提供了一种基于反熔丝FPGA的半数字化USB应答机装置，采用FPGA为核心处理芯片的基础上，采用数字VCO方式配合模拟锁相环实现载波捕获、跟踪及副载波解调。其特征在于包括射频通道模块、数字基带模块两个组成模块；按功能不同分为6个部分，接收通道、发射通道、低频处理模块、基带模块、电源模块、双工器。本发明具有以下明显优势：可实现遥控副载波解调、遥测副载波调制功能，遥控和遥测接口为PCM形式；遥控PCM数据速率设置灵活，遥测PCM数据速率自适应；采用小型集成化设计，缩小体积功耗；采用模块化设计，降低调试难度。

技术领域

本发明涉及卫星测控技术领域，特别是涉及一种基于反熔丝FPGA的半数字化USB应答机装置。

背景技术

USB应答机作为测控分系统的重要组成部分，它在卫星与测控地面站之间提供双向射频传输信道，配合测控地面站共同完成对卫星的跟踪测量、遥控、遥测等任务。

随着宇航技术的快速发展，对于小型化、重量轻、功能完备及低功耗的需求日益增加。相比于传统USB应答机，半数字化USB应答机具有以下明显优势：

1)可实现遥控副载波解调、遥测副载波调制功能，遥控和遥测接口为PCM形式；

2)遥控PCM数据速率设置灵活，遥测PCM数据速率自适应；

3)采用小型集成化设计，缩小体积功耗；

4)采用模块化设计，降低调试难度；

但目前在轨应用的半数字化USB应答机存在体积大、系统复杂、可靠性不高等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术限制，提出一种基于反熔丝FPGA的半数字化USB应答机装置。半数字化USB应答机其兼容了模拟应答机与数字化应答机的特点，可通过软件更改适应不同频率的要求，同时遥控副载波频率、遥控码速率，下行遥测调制度、下行遥测码率等均可通过软件进行灵活设置。对比模拟应答机改善了频率器件更改定制周期长的问题，同时采用反熔丝FPGA作为核心处理芯片。反熔丝FPGA具有单粒子不敏感的特性，因此可进一步提高单机在轨应用可靠性。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于反熔丝FPGA的半数字化USB应答机装置，采用FPGA为核心处理芯片的基础上，采用数字VCO方式配合模拟锁相环实现载波捕获、跟踪及副载波解调。半数字化USB应答机装置包括射频通道模块和数字基带模块；按功能不同分为6个部分，接收通道、发射通道、低频处理模块、基带模块、电源模块、双工器。

进一步地，接收通道包括接收前端模块、二混频电路、收发通道本振链路、锁相倍频器模块。接收通道主要是将上行信号变为固定的中频信号，内部包含自动增益控制的执行部分，使中频信号幅度稳定；包含指令执行部分及遥测处理部分。

进一步地，发射模块功能为下行中频信号经发射通道二次变频后变为射频信号发出，同时完成对下行信号的滤波及放大。

进一步地，低频处理模块包括F(S)部分、AGC单元、侧音解调单元。F(S)部分是模拟锁相环的关键部分，即环路滤波器单元；AGC部分主要是自动增益控制的处理部分，通过收到信号的幅度波动，转化成不同大小的电压值，控制接收通道的电调衰减器，使接收通道输出的中频信号幅度稳定；侧音解调部分主要是输出遥控副载波信号送至PSK解调模块进行解调、输出测距信号送至数字基带模块进行调制；

进一步地，数字基带模块主要功能分为信号采集单元、信号处理单元、信号输出单元、PSK解调单元。信号采集单元主要是采集压控信号、测距音信号、遥测信号，经过软件处理后，进行信号输出，主要是输出基准信号，上行补偿信号，下行调制信号；PSK解调单元主要是利用软件对遥控副载波信号进行解调，即PSK信号解调，采用反熔丝FPGA实现；

进一步地，电源模块主要是DC/DC模块，包括一些外围电路，如消浪涌电路及电源滤波电路；