衛星USB測控副載波同步算法研究
2022年電子技術應用第5期
張士偉，邢斯瑞，常俊德，金宇婷，趙 博，沈晨陽
長光衛星技術有限公司，吉林 長春130000
摘要： 吉林一號衛星測控采用USB測控體制，遙控接收采用FFT+DPLL1+DPLL2的架構，FFT主要實現對載波的粗捕，DPLL1在FFT的基礎上實現對載波相位的精跟蹤，DPLL2實現副載波的跟蹤。對遙控副載波跟蹤所用到的數字PLL技術進行了研究，首先給出了載波多普勒折算到副載波上的方法，然后對模擬PLL數字化進行了詳細的論述，并設計了遙控副載波同步用的PLL2，對其穩定性、快捕帶及快捕時間、捕獲帶和捕獲時間、同步速率等進行了分析和仿真。結果表明,該方法具有捕獲時間短、跟蹤精度高、穩定性好等特點，易于數字化實現，已成功在吉林一號系列衛星中得到應用。
中圖分類號： TN92
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212167
中文引用格式： 張士偉，邢斯瑞，常俊德，等. 衛星USB測控副載波同步算法研究[J].電子技術應用，2022，48(5)：61-64，69.
英文引用格式： Zhang Shiwei，Xing Sirui，Chang Junde，et al. Subcarrier synchronization for satellite USB TT&C[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(5)：61-64，69.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212167
中文引用格式： 張士偉，邢斯瑞，常俊德，等. 衛星USB測控副載波同步算法研究[J].電子技術應用，2022，48(5)：61-64，69.
英文引用格式： Zhang Shiwei，Xing Sirui，Chang Junde，et al. Subcarrier synchronization for satellite USB TT&C[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(5)：61-64，69.
Subcarrier synchronization for satellite USB TT&C
Zhang Shiwei，Xing Sirui，Chang Junde，Jin Yuting，Zhao Bo，Shen Chenyang
Chang Guang Satellite Technology Co.，Ltd.，Changchun 130000，China
Abstract： Jilin-1 satellites TT&C adopts USB system. The receiver adopts the architecture FFT+DPLL1+DPLL2. FFT mainly realizes coarse capture of carrier. DPLL1 realizes tracking of carrier phase on the basis of FFT. DPLL2 realizes subcarrier tracking. This paper studies the digital PLL technology used in the tracking of the subcarrier. Firstly, the calculation method of converting the carrier doppler parameter to the subcarrier is given. Then the analog PLL digitization is discussed in detail. The PLL2 used in the synchronization of the uplink subcarrier is designed. The stability, fast pull range and time, pull range and time are discussed. The results show that the method has the characteristics of short capture time, high tracking accuracy, good stability and is easy to realize in digital. Now it has been successfully applied in Jilin-1 series satellites.
Key words : digital phase-locked loop(DPLL)；fast pull-in range；fast pull-in time；pull-in range and time；phase error standard deviation
0 引言
統一S波段(Unified S-Band TT&C System，USB)測控是目前衛星常用的一種測控方式，對于衛星測控接收機來說，要想正確穩定實現遙控指令的接收，載波同步、跟蹤技術是關鍵，如果同步性能不佳導致誤碼將使指令變成無效指令，影響衛星的測控效果。
傳統載波同步基于鎖頻環+鎖相環的方式，但在實際工程應用中，由于通信距離非常遠，接收信號弱，信噪比較差，鎖頻環跟蹤載波頻率時振蕩較大，鎖頻環跟蹤穩定后轉鎖相環時，無法保證頻差百分百處于鎖相環的捕獲帶內，導致鎖相環無法鎖定，需要重新進行載波捕獲，增加了捕獲時間，降低了捕獲概率，不適合衛星測控通信的應用[1]。本文給出了一種快速傅里葉變換結合鎖相環(FFT+PLL)的方法，可以很好地適用各種衛星測控的應用場景。
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作者信息：
張士偉，邢斯瑞，常俊德，金宇婷，趙 博，沈晨陽
(長光衛星技術有限公司，吉林 長春130000)
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