PM测控体制防错锁方法及其实现电路技术

本发明专利技术提供一种PM测控体制防错锁方法，采用锁相环对PM信号进行捕获跟踪，包括S1、捕获起始阶段，锁相环初捕记录当前状态的频率值f

【技术实现步骤摘要】
PM测控体制防错锁方法及其实现电路


[0001]本专利技术涉及卫星测控通信领域，特别涉及一种PM测控体制防错锁方法及其实现电路。

技术介绍

[0002]统一S频段(USB)测控体制、统一C频段(UCB)测控体制、统一X频段(UXB)测控体制是CCSDS标准中的通用测控体制。由于其成熟度高、实现复杂度低，在当前卫星测控系统尤其是民用航天测控系统、深空测控系统中，有着非常普遍的应用。
[0003]USB、UCB、UXB测控体制的物理层均采用PM(Phase mudulation，相位调制)调制方式，信号的幅频特性表现为以残留载波为中心偶对称，遥控副载波、测音载波的频谱分列残留载波的两侧，如图1所示。对于PM信号的捕获常用方法包括FFT辅助捕获方法和锁相环等待捕获跟踪法。
[0004]锁相环等待捕获跟踪法实现简单，是应用非常普遍的一种捕获方法，但该处理方式在时域进行处理，无法利用PM信号频谱对称的特点，当残留载波与遥控副载波信号同时加调时很容易使得信号错锁到副载波；同时当遥控副载波的调制度较大时，遥控副载波能量强于残留载波能力，也可能造成信号捕获环路工作异常。而实际工作场景上述两种情况都是可能发生的，因此需要采取措施使得PM信号可能正确捕获、避免错误工作状态。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种PM测控体制防错锁方法及其实现电路，以利用PM信号频谱对称性的特点，计算锁相环跟踪信号的能量，并对锁相环捕获跟踪信号的左右频率差为f
TM
、2f
TMr/>频段进行能量检测，利用该检测的5个能量值，正确识别出残留载波信号、确保信号被正常接收。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：提供一种PM测控体制防错锁方法，采用锁相环对PM信号进行捕获跟踪，包括如下步骤：
[0007]S1、捕获起始阶段，当PM信号落入锁相环的快捕带且满足判决门限时，锁相环初捕完成，并记录当前状态的频率值f
IF
，以及对应的能量值E1；
[0008]S2、锁相环初捕成功后，启动辅助能量计算模块，置本地载波频率为f
IF
+f
TM
，其中f
TM
为遥控副载波频率；经过下变频、滤波后，记录能量值E2；
[0009]S3、重复所述步骤2，依次设置本地载波频率为f
IF
+2f
TM
，f
IF
‑
f
TM
，f
IF
‑
2f
TM
，分别记录能量值E3、E4、E5；
[0010]S4、利用PM信号能量对称性进行残留载波的准确判断、防止信号错误锁定；分别计算|E5
‑
E1|、|E4
‑
E2|、|E3
‑
E1|，再进行数值比较，当|E5
‑
E1|最小时，置f
out
＝f
IF
‑
f
TM
；当|E4
‑
E2|最小时，置f
out
＝f
IF
；当|E3
‑
E1|最小时，置f
out
＝f
IF
+f
TM
；
[0011]S5、将所述步骤S4中得到的f
out
置为锁相环的当前频率，锁相环再次完成信号的捕获跟踪。
[0012]本专利技术的另一个技术方案提供一种上述的PM测控体制防错锁方法的实现电路，包括A/D转换模块、第一混频、第一低通滤波、锁相跟踪环、控制器、第一能量计算模块、辅助能量计算模块和比较器；所述辅助能量计算模块包括第二混频、第二低通滤波、第二能量计算模块
[0013]所述A/D转换模块将输入的中频信号经过A/D转换，转化成采样后的数字信号，供后续处理；所述第一混频模块接收来自A/D转换模块的中频信号，与锁相跟踪环产生的正弦/余弦两路信号相乘，得到正交的I路信号和Q路信号；所述第一低通滤波对第一混频模块输出的I路和Q路信号进行低通滤波，滤除混频后的高频信号，同时保留遥控副载波、测音信号等有用信号；
[0014]所述锁相跟踪环根据正交的I路和Q路信号进行鉴相、环路滤波，使得锁相跟踪环的本地频率与相位与输入中频信号保持一致，并输出环路的锁相指示LOCK信号和本地载波的频率f
local
；所述第一能量计算模块1当锁相环路锁定时，计算残留载波的能量E1；所述控制器模块当锁相环锁定时，控制器模块启动辅助能量计算模块；
[0015]所述第二混频模块接收来自A/D转换模块的中频信号，与控制器输出频率得到的正弦/余弦两路信号相乘，得到正交的I路信号和Q路信号；所述第二低通滤波对混频模块1输出的I路和Q路信号进行低通滤波，滤除混频后的高频信号及副载波信号；所述第二能量计算模块根据第二低通滤波得到的I路和Q路信号计算得到对应中心频率信号的能量值；所述比较器模块计算|E5
‑
E1|、|E4
‑
E2|、|E3
‑
E1|的数值；当|E5
‑
E1|最小时，置f
out
＝f
IF
‑
f
TM
；当|E4
‑
E2|最小时，置f
out
＝f
IF
；当|E3
‑
E1|最小时，置f
out
＝f
IF
+f
TM
；将f
out
置为锁相跟踪环的当前频率，锁相跟踪环再次完成锁定后，完成整个PM测控体制信号的防错锁捕获跟踪。
[0016]进一步的，所述锁相跟踪环采用costas环。
[0017]进一步的，所述控制器模块分成5个步骤：
[0018]步骤1：设置辅助能量计算模块的本地载波频率为f
IF
+f
TM
，计算对应的残留载波能量E2；
[0019]步骤2：设置辅助能量计算模块的本地载波频率为f
IF
+2f
TM
，计算对应的残留载波能量E3；
[0020]步骤3：设置辅助能量计算模块的本地载波频率为f
IF
‑
f
TM
，计算对应的残留载波能量E4；
[0021]步骤4：设置辅助能量计算模块的本地载波频率为f
IF
‑
2f
TM
，计算对应的残留载波能量E5；
[0022]步骤5：根据步骤1～步骤4得到的能量值，驱动比较器模块得到最终的残留载波频率。
[0023]本专利技术提供的PM测控体制防错锁方法及其实现电路充分利用PM信号频谱对称，只需要增加少量电路，即可有效防止环路错锁在错误频率上，兼顾了系统的健壮性、可靠性与系统复杂度的要求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.PM测控体制防错锁方法，采用锁相环对PM信号进行捕获跟踪，其特征在于，包括如下步骤：S1、捕获起始阶段，当PM信号落入锁相环的快捕带且满足判决门限时，锁相环初捕完成，并记录当前状态的频率值f
IF
，以及对应的能量值E1；S2、锁相环初捕成功后，启动辅助能量计算模块，置本地载波频率为f
IF
+f
TM
，其中f
TM
为遥控副载波频率；经过下变频、滤波后，记录能量值E2；S3、重复所述步骤2，依次设置本地载波频率为f
IF
+2f
TM
，f
IF
‑
f
TM
，f
IF
‑
2f
TM
，分别记录能量值E3、E4、E5；S4、利用PM信号能量对称性进行残留载波的准确判断、防止信号错误锁定；分别计算|E5
‑
E1|、|E4
‑
E2|、|E3
‑
E1|，再进行数值比较，当|E5
‑
E1|最小时，置f
out
＝f
IF
‑
f
TM
；当|E4
‑
E2|最小时，置f
out
＝f
IF
；当|E3
‑
E1|最小时，置f
out
＝f
IF
+f
TM
；S5、将所述步骤S4中得到的f
out
置为锁相环的当前频率，锁相环再次完成信号的捕获跟踪。2.如权利要求1所述的PM测控体制防错锁方法的实现电路，其特征在于，包括A/D转换模块、第一混频、第一低通滤波、锁相跟踪环、控制器、第一能量计算模块、辅助能量计算模块和比较器；所述辅助能量计算模块包括第二混频、第二低通滤波、第二能量计算模块所述A/D转换模块将输入的中频信号经过A/D转换，转化成采样后的数字信号，供后续处理；所述第一混频模块接收来自A/D转换模块的中频信号，与锁相跟踪环产生的正弦/余弦两路信号相乘，得到正交的I路信号和Q路信号；所述第一低通滤波对第一混频模块输出的I路和Q路信号进行低通滤波，滤除混频后的高频信号，同时保留遥控副载波、测音信号等有用信号；所述锁相跟踪环根据正交的I路和Q路信号进行鉴相、环路滤波，使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜检来，张慧，熊勇华，
申请(专利权)人：上海航天电子有限公司，
类型：发明
国别省市：