萤火一号火星探测器数字化指令接收机技术.pdf

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1、第30卷2013年第4期上海航天AERoSPACESHANGHAI文章编号：1006—1630(2013)04一0129一04萤火一号火星探测器数字化指令接收机技术屈晨阳h2，熊蔚明1，谢春坚1，王竹刚1、2(1．中国科学院空间科学与应用研究中心，北京l00190；2．中国科学院研究生院，北京100190)摘要：对萤火一号(YH一1)火星探测器的X波段深空指令接收机设计进行了研究。给出了接收机设计原理、技术指标与技术特点。介绍了射频前端的变信道功能、极高的频率稳定度和收发隔离，以及中频处理单元的微弱信号捕获与跟踪、信号解调等设计。设计的接收机具有小体积、轻质量、低功耗和长寿命等特点。电性能

2、测试和对接试验结果表明：接收机设计合理，符合技术指标要求，能满足YH一1火星探测器的应用要求。关键词：YH一1火星探测器；深空接收机；微弱信号；数字信号处理中围分类号：TN85文献标志码：ADeepSpaceDigitalReceiVerforYl匡一1MarsProbeQUChen—yan91一，XIONGWei—min91，XlEChun—jianl，WANGZhu—gan91‘2(1．CenterforSpaceScienceandApplledResearch，ChineseAcademyofScience，Be巧ing100190，China；2．UniversityofChin

3、eseAcademyofSciences，Be巧ing100190，China)AbstI。act：Asmall)【-banddeepspacedigitaluplinkreceiverforYH一1Marsprobewasdevelopedinthispaper．Theprinciple，performanceandcharacteristicsofthereceiverweregivenout．Thechannelchangingfunction，VeryhighfrequencystabilityandtransceiverisolationoftheRFfront，andfaint

4、nesssignalcapturingandtracing，anddemodulationofmid—frequencyunitwereintroduced．Thereceiverdes迦nedwassmanvolume，l逸htmass，lowpowerandlonglife．TheresultsoftheelectricalperformancetestandlinkingtestshowedthatthereceiverwasreasonabIedesignandmettherequirements，whichcouIdbeappliedinYH—lMarsprobe．Keyword

5、s：YH一1IⅥarsprobe；Deepspacereceiver；Faintnesssignal；DigitalsignalprocessingO引言人类的宇宙探索活动极大地促进了航天系统、远距离信息传输等工程技术的发展。在深空探测活动中，通信距离极为遥远，信号到达接收机时已极其微弱，因此提高灵敏度，增强对微弱信号的捕获、跟踪和解调能力，便成为深空接收机研制的主要目标uj。为适应深空探测任务对测控技术的新要求，一些国际空间组织开发了功能更全、集成度更高、性能更优的新一代深空接收机。如美国继Cassini深空应答机(DST)之后，于1993年发表文献，公布了改收稿日期：2012一09—2

6、5作者简介：屈晨阳(1969一)，女．高级工程师，主要从事空间测拄通信系统技术研究。进型深空应答机在采样技术、载波捕获、数字锁相环(DPLL)算法等方面所取得的成果；JHU／JPL研究机构于2004年发表X波段数字接收机文献，介绍了一种更适合大规模、高密度、高速度数字处理器件的改进型数字处理模块。使用该模块的X波段指令接收机，质量仅550g，功耗由原来的6w降至2．8w，同时用DDS和数字环路滤波器替代模拟的VCO或DRo和滤波器，避免了温度变化对载波捕获、跟踪精度和自动增益控制电路的影响，将接收灵敏度提高至一157dBmL2。]。本文介绍了YH一1火星探测器配置的x波段数字化深空指令接收

7、机设计，分析和探讨了大动态多普勒频偏下的微弱信号频率捕获、频率跟踪、信号解调等关键技术。上海航天AER()SPACESHANGHAI第30卷2013年第4期1系统设计1．1深空通信基本任务深空通信的基本任务主要由指令、跟踪和遥测三个分系统承担。指令分系统将地面的控制信息发送至航天器，使其在规定时间按规定参数执行规定动作，如改变飞行路线等。该指令链路传送的是低速率数据，但传输质量要求极高，须保证到达航天器的指令准确无误。跟