一种多调制方式空空通信机的设计与实现

空空通信机安装在两个航天器上，建立双向通信链路，以完成两器之间的信息交换。文章首先简单阐述了空空通信机的工作原理和幅度不平衡度、相位指标要求等。然后，针对需要实现正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）调制和二相相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK）调制兼容的需求，进行了QPSK调制电路实现BPSK调制的理论推导；依据理论推导，分别提出QPSK调制原理、BPSK调制原理和调制实现框图。为保证相位变化的连续性，对调制数据采用格雷编码，并给出编码后QPSK调制和BPSK调制的设计星座图。最后，由现场可编程门阵列（Field programmable Gate Array，FPGA）实现两路调制数据编码，微带电路实现90°移相器及功率合成器；采用直接射频调制的方案实现产品。对实现的产品幅度不平衡度、相位不平衡度指标进行测试，测试结果表明，该设计可以满足空空通信机实际应用需求。该产品已成功应用于某卫星型号，设计方法对后续其他型号的空空通信机或发射机的设计有一定参考价值。     

一种新型星载QPSK调制模块的设计

调制模块是光学遥感卫星、微波遥感卫星及载人航天数据传输系统中必不可少的一部分，同时QPSK调制也是星载输出传输系统中最常用的调制方式。文章介绍的新型QPSK调制模块创新点在于：1)使用微带到槽线的过渡结构实现巴伦的功能及调制的功能，使调制模块达到更优的幅相指标；2)采用基带数据通过微带线通孔传输数据的方式代替金带压焊的方式，避免了金带压焊环节带来的人为风险；3)采用1/4波长电桥的设计方法替代Lange桥实现载波相位相差90°功分的功能，解决了Lange桥电装过程中金带压焊困难的问题。在设计过程中，采用场路联合的仿真设计方法，从阻抗匹配和场模式两方面对该结构进行了分析，应用Advanced Design System和Computer Simulation Technology联合仿真对电性能进行仿真优化，实现了QPSK调制电路良好的幅相特性和匹配特性。目前，该创新型设计方法已应用于工程化的调制模块设计中，在提升调制模块模块的性能的同时降低了生产制造难度。     

最小频移键控(MSK)调制体制——数据通信体制发展之一

四相相移键控(QPSK)调制体制是近十几年来在数据通信中研究如何更有效的利用信道带宽,即提高通信有效性的一个极重要的方向,研究很活跃,进展也很大。从目前的研究结果来看,对于带宽受限制的信道,偏移键控(Offset keyed)式四相相移键控(OKQPSK)体制与最小频移键控(MSK)体制是比较理想的两种调制体制,它们已在数字通信系统中     

载人航天遥测的调制体制

讨论了可用于载人航天遥测的各种调制体制的基本性能,全面比较了QPSK、OQPSK、MSK、GMSK四种体制。最后提出了选择载人航天遥测调制体制的几点看法。     

中继卫星系统支持多目标系统链路仿真分析

结合中继卫星系统支持多目标应用潜在背景,在系统链路设计时分析星间功率和带宽受限带来的系统载噪比降低,前向链路多个目标共分中继卫星前向转发器功率带来的系统余量不足,以及返向链路多用户干扰引入的误码损失等影响,进行前、返向链路计算和性能仿真,结果对工程设计和应用具有一定的借鉴意义。     

QPSK幅相不平衡及其测试方法的研究

文章介绍了卫星高速数据传输系统中QPSK调制的原理,并对QPSK调制中I、Q幅度和相位不平衡进行了详细分析,结合实例给出了I、Q输出幅度不平衡和相位不平衡的测试技巧和方法。     

π／4QPSK调制解调方式分析及应用

介绍了π／4QPSK调制解调方式的原理和一种查表式的调制算法以及π／4QPSK的差分解调方式。设计出π／4QPSK整个调制解调系统框图，并通过设计相应的MATLAB程序仿真了π／4QPSK调制解调系统，从而验证了该调制算法和差分解调方式的可行性和可靠性，得到了误比特率和误符号率曲线，并和用相同方法得到的QPSK误比特率和误符号率曲线进行了比较。文中还给出了调制算法和差分解调的相应程序段，供读者参考。文中的设计思想为π／4QPSK的DSP实现提供了一种方法。     

太阳闪烁下的深空信道中LDPC-MPSK系统性能分析

针对深空通信中传输数据量大、接收信号信噪比低的问题,分析太阳闪烁对深空通信信道的影响,将存在太阳闪烁的深空通信信道近似为莱斯信道,进而提出在该通信环境下采用LDPC编码与MPSK调制相结合的数据传输通信方案,研究太阳闪烁强度、调制进制数、LDPC码长码率对系统性能的影响。仿真结果表明,LDPC编码与MPSK调制相结合的数据传输通信方案在深空信道下具有良好的性能,可有效地抵御太阳闪烁引起的通信性能下降,当使用码率为1/2、码长为1024的非规则LDPC编码时,在误码率为10–5的条件下,QPSK的传输速率为BPSK两倍,其所需的信噪比仅比BPSK高0.2d B。     

基于PSK调制的数字通信信号仿真分析技术

基于PSK调制的数字通信系统在无线通信工程实践中有着广泛的应用，由于受到各种条件的限制，从实际工程系统接收到的PSK数字通信信号在教学科研中不易获得，而PSK调制仿真数据则可以自己产生。在掌握通信原理和仿真技术的基础上利用Matlab实现对BPSK、DPSK、QPSK、DQPSK、8PSK、π/4-DQPSK、OQPSK等数字通信信号源的模拟仿真，可对调制体制、工作频率、传输码率、采样频率、信道特征等参数进行灵活设置，并按要求生成规定格式的DAT数据文件，可作为调制方式识别软件的训练和测试样本。结合模方谱、平方谱、四次方谱、八次方谱等谱线参数特征，同时结合星座图和眼图进行基于PSK调制的数字通信信号的调制体制判别和验证。     

跟踪与数据中继卫星系统的发展

跟踪与数据中继卫星系统，以其能较大幅度地覆盖和转发地球站对中低轨道航天器的跟踪测控信号并对中低轨道航天器发回地面的数据、图像、话音等信息进行实时、连续的中继等优势，逐渐成为发展航天技术越来越重要的项目。美国与俄罗斯两国的跟踪与数据中继卫星已组网运行，现正在发展后续系统；欧空局和日本在这种卫星的发展中以其新思路和技术途径，大有后来居上之趋势。本文主要介绍这些国家跟踪与数据中继卫星系统的发展情况及美、欧、日数据中继系统的互操作与联网计划。高频段电波的直线传播特性和地球曲率的影响，使测控站跟踪中低轨道…     

Gardner位同步算法及其在中继卫星模拟器中的应用

在空间技术的发展中,中继卫星系统发挥着越来越重要的作用.中继卫星模拟器是指中继卫星的测控链路模拟设备,主要用于对所研制或生产的天基测控终端进行测试和校验,其研制具有重要的工程价值及实践意义.在中继卫星的前返向链路中,调制方式多,码率变化范围大,给位同步算法带来了挑战.位同步算法是接收链路处理的关键技术之一,其通过在最佳...     

SQPSK调制体制在跟踪与数据中继卫星中的应用

跟踪与数据中继卫星中调制体制的选择是近年来数传领域研究的方向之一。文中分析了SQPSK调制体制基本原理和性能特点,在此基础上进一步分析其在卫星高速数传通信领域的主要优点,并介绍SQPSK调制体制在卫星高速数传领域中的实际工程应用。     

基于数据池的中继卫星地面数据传输体系及关键技术研究

针对中继卫星系统的技术发展及数据传输应用需求,分析了基于代理的数据传输模式存在的问题以及基于数据池(以下简称为池)的数据传输模式及优势,对我国未来中继卫星系统的地面数据传输体系进行了初步设计,包括基于池的数据传输体系架构、基于池的数据传输系统组成、基于池的多任务调度的运行方式,该体系可有效提高数据传输吞吐量、可靠性、实时性、灵活性,并针对基于池的地面数据传输体系的特性,提出体系建立时需要重点考虑通用数据传输设备硬件架构、标准化模块化、基于池的动态调度等技术问题。为下一代中继卫星地面传输分发发展提出了一种新思路。     

美国的中继卫星

前言中继卫星的全称是“跟踪与数据中继卫星”,由两颗中继卫星和一个地面站构成的跟踪网称为“中继卫星系统”。中继卫星系统的任务是对低、中轨道的卫星或其它航天器进行几乎连续的跟踪、遥测、指挥和实时数据传输。美国计划在1981年用航天飞机发射第一颗中继卫星。一旦中继卫     

国外数据中继卫星Ka频段跟踪接收机综述

数据中继卫星Ka频段跟踪接收机是数据中继卫星的关键部件，本文综述了NASA，NASDA，ESA在这一领域的发展状况，指出了有待研究的有关课题。     

一种通用卫星导航基带信号产生方法

为了提高导航频谱资源利用率,取得各导航系统间良好的兼容性和互操作性,近年来BOC、MBOC(包括CBOC和TMBOC)和AltBOC等信号被GPS、Galileo和北斗等多个全球导航卫星系统采用,与传统的BPSK、QPSK信号一起播发。能够产生新体制导航信号且兼容传统导航信号的模拟器是卫星导航接收机研发和卫星导航信号系统验证的主要工具。BOC信号实现结构复杂、形式多样,在实现时其耗费资源多,软件设计兼容性差。为解决这一问题,提出一种基于传统QPSK调制方式的通用卫星导航基带信号产生方法,不仅可以产生各种新体制的BOC信号,同时兼容产生传统的QPSK信号。仿真分析结果验证了所设计信号生成方法的可行性。     

探空火箭通信系统最优信噪比切换阈值的设计

结合Nakagami衰落信道模型,分析了探空火箭飞行过程中经历的瑞利信道和莱斯信道的特性,以BPSK、QPSK、16QAM、64QAM 4种调制方式结合的可变调制传输系统为例,提出了可根据地面数据接收站天线的不同仰角,计算最优信噪比切换阈值的方法。最优信噪比切换阈值在满足误码率指标的前提下,使系统的数据吞吐量最大。进一步比较了采用最优信噪比阈值与采用BPSK固定调制方式、恒定误码率信噪比阈值的吞吐量差异,结果表明,采用最优信噪比阈值法得到的数据平均吞吐量分别是另外2种方法的3.89倍和1.043倍。其结果为可变调制技术在探空火箭工程中的应用提供参考依据。     

一种宽范围非合作目标中频角跟踪接收机的设计与实现

为实现对非合作星间目标信号的捕获跟踪,提出了一种基于单通道单脉冲跟踪技术的非合作目标中频角跟踪接收机软硬件设计方案。硬件平台设计方案结合了FPGA与DSP在算法处理上的优势,涵盖高速ADC设计、系统时钟设计等。针对非合作星间目标信号的特征,提出了不同调制体制、不同码速率的非合作宽带数据传输信号的检测识别、角误差信号提取与分离方案,涵盖数字预处理、数字信道化、信道判决、信号检测估计、角误差信号提取等处理环节。系统捕获跟踪试验结果表明该非合作目标角跟踪接收机可以完成对多种调制体制(BPSK、QPSK、SQPSK等载波相位调制)、不同码速率(1kbps～300Mbps)的非合作宽带数据传输信号的角误差信号提取与分离,载频估计精度优于100kHz,码速率估计精度优于100kbps。本系统可实现对非合作目标信号的有效跟踪,为开展非合作目标角跟踪接收机的工程化研究奠定了扎实基础。     

空间太阳望远镜高速数据传输系统设计

空间太阳望远镜(SST)是中国未来重要的太阳观测卫星，中国科学院国家天文台和航天部五院目前正在开展该卫星的研制工作。本文介绍高数据传输速率(60Mbps)的科学数据传输系统(DTS)，该系统将SST每天采集的超大容量科学数据传送到卫星地面站，其协议与国内卫星地面站现有协议兼容。文中分析SST对DTS的系统需求；计算DTS系统星地传输链路的系统余量；侧重描述DTS的信道编码卡(CEC)的详细设计，包括设计原理、方法和实验室基带测试系统，CEC格式化海量存储器中的科学数据，插入伪随机编码(PN)及帧同步信号，生成的数据流适应四相相移键控(QPSK)射频调制及地面数据恢复系统的需求。本文最后讨论DLS检错和纠错编、解码(EDEC)的实现方法，以及如何分别利用软件、硬件或可编程器件实现系统功能优化分配。我们已研制出CEC地面样机及其测试设备，并成功验证了CEC的全新设计方法，如使用较低的工作频率完成高数据速率的传送等。     

MSK和OKQPSK体制的实验评价

实验室的试验测量指出,当通道具有同比特率带宽近于相等的带宽和典型的有关相位延迟特性时,MSK 与 OKQPSK 调制方式有近乎相等误差率性能.为了在比较不同调制方式的性能时消除硬件质量不同引起的差异,设计与制造了高质量 MSK 与 OKQPSK 发射机和通用模型接收机。因此,调制方式的选择应主要考虑复杂性、对设备组合的敏感度和差分编码合适性,而不是误差率。