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1、2016年2月宇航计测技术Feb.,2016第36卷第1期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol.36,No.1文章编号:1000-7202(2016)01-0018-06中图分类号:TN761文献标识码:A卫星双向时间传递调制解调器跟踪环路设计11,21,21王学运王海峰张升康王亮(1.北京无线电计量测试研究所,北京100039;2.计量与校准技术重点实验室,北京,100039)摘要精密跟踪技术是高精度伪码测距系统中的关键技术,根据卫星双向时间比对调制解调器的工作特
2、点,对解调器的跟踪环路进行了研究,并利用Matlab进行环路设计与仿真,分析了不同载噪比、不同环路带宽条件下跟踪环路的性能;根据软件仿真结果,在DSP+FPGA硬件平台上加以实现,给出测试结果,并最终应用到自主开发的卫星双向时间比对调制解调器上,测量不确定度优于1ns。关键词卫星双向时间传递调制解调器载波跟踪伪码跟踪DesignofTwo-WaySatelliteTimeTransferModemTrackingLoop11,21,21WANGXue-yunWANGHai-fengZHANGSheng-kangWANGL
3、iang(1.BeijingInstituteofMetrologyandMeasurement,Beijing,100039;2.ScienceandTechnologyonMetrologyandCalibrationLaboratory,Beijing,100039)AbstractThetrackingtechnologyisthekeyofpseudonoise(PN)rangingsystem.ReferringtothecharacterofTwo-WaySatelliteTimeTransfermodem
4、,Atrackingloopofdemodulatorhasbeenre-searched.ThetrackingloopwasdesignedandsimulatedUsingMatlabsoftware,andthetrackingcapabili-tywithdifferentcarriertonoiseratioandloopbandwidthwasanalyzed.Referringtothesimulationre-sults,ThetrackingloopwasimplementedbasedonDSPan
5、dFPGA,andthetestresultswasobtained.ThetrackingloophasusedinTwo-WaySatelliteTimeTransfermodem,whichisdevelopedbyourownandtheuncertaintyiswithinonenanosecond.KeywordsTwo-waysatellitetimetransferModemCarriertrackingPNsequencetracking1引言多个领域,应用范围非常广泛。其工作原理是参加比对的两个地面站
6、向卫星发送定时信号,并接收经卫星双向时间传递是目前高精度远程时间同卫星转发的对方的定时信号,两站分别通过时间间步的手段之一,可用于远程国际时间比对,参与隔计数器测出对方定时信号与本地定时信号的时TAI的计算,还可用于地面导航站间的时间同步等差值,然后再根据链路上的各种延时值计算出两地收稿日期:2015-11-12,修回日期:2015-11-25作者简介:王学运(1982-),男,高工,硕士,主要研究方向:时间频率校准技术。第1期卫星双向时间传递调制解调器跟踪环路设计·19·[1]的钟差。Costas鉴别器有四种,各自的优
7、缺点也很明卫星双向时间传递系统的核心是调制解调器,显,在文献4中有比较详细的比较。在本系统中拟目前国内外卫星双向时间传递链路常采用德国选用二象限ATANCostas鉴别器,它是唯一一种在Timetech公司的SATRE系列专用时间传递调制解输入误差范围的一半区间上保持线性的Costas锁调器,而我国在这种高精尖设备的研制方面还有待相环鉴别器,其输出不受信号幅度的影响,在高信提高。随着卫星双向技术应用领域的扩大,对这种噪比和低信噪比时最佳,其缺点是运算量较大,但国产化设备的需求将日益增强。对本系统无影响。本文首先根据卫星双
8、向时间传递调制解调器的虽然科斯塔斯环对高斯噪声具有较好的抗干扰工作特点,设计了跟踪环路,其中载波跟踪环路采用性能,但是对于通信链路干扰特别是动态多普勒频锁频环+科斯塔斯环(FLL+Costas)结构,并采用二阶移的容忍能力较差。而FLL具有较好的动态性能,锁频辅助三阶锁相技术来提高系统工作的稳定性;但跟踪精度不高。当
