統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)

1、第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-231統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng) Unified carrier observe and control system3.1 概述概述3.2 統(tǒng)一載波系統(tǒng)的工作原理及其組成統(tǒng)一載波系統(tǒng)的工作原理及其組成3.3 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)中采用的新技術(shù)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)中采用的新技術(shù)3.4 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)的應(yīng)用統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)的應(yīng)用第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2323.1 概述概述Introduction 在統(tǒng)一載波系統(tǒng)提出之前，測控系統(tǒng)多采用由功在統(tǒng)一載波系統(tǒng)提出之前，測控系統(tǒng)多采用由功能不同的各種設(shè)備

2、組合而成的能不同的各種設(shè)備組合而成的“分離體系分離體系”。 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)：地面測控站和飛行器測控設(shè)：地面測控站和飛行器測控設(shè)備都采用一個載波、一個天線、一個公用信道設(shè)備都采用一個載波、一個天線、一個公用信道設(shè)備來實現(xiàn)測控，即：在一個載波上用幾個副載波備來實現(xiàn)測控，即：在一個載波上用幾個副載波調(diào)角，實現(xiàn)頻分復(fù)用的幾路信號的傳輸。從而實調(diào)角，實現(xiàn)頻分復(fù)用的幾路信號的傳輸。從而實現(xiàn)測控中的多功能綜合，即將測控的多種功能統(tǒng)現(xiàn)測控中的多功能綜合，即將測控的多種功能統(tǒng)一在一個載波上，故稱為統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)，又一在一個載波上，故稱為統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)，又稱為綜合測控系統(tǒng)。稱為綜合測控系統(tǒng)。

3、當(dāng)采用當(dāng)采用S頻段（頻段（1.553.4GHz）載波時，稱為統(tǒng)一）載波時，稱為統(tǒng)一S頻頻段系統(tǒng)（段系統(tǒng)（USB，Unified S-band）。）。當(dāng)采用當(dāng)采用C頻段（頻段（3.48GHz）載波時，稱為統(tǒng)一）載波時，稱為統(tǒng)一C頻段頻段系統(tǒng)（系統(tǒng)（UCB，Unified C-band）。）。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2333.1.1 “統(tǒng)一統(tǒng)一”的基本原理的基本原理Basic principle of “Unified”“統(tǒng)一統(tǒng)一”的基本原理是基于頻分制多路通信原理，遙的基本原理是基于頻分制多路通信原理，遙測和遙控各用一個副載波傳輸（有時也增加語音副載測和遙控

4、各用一個副載波傳輸（有時也增加語音副載波等其他信號），從而實現(xiàn)測軌（測距、測速、測波等其他信號），從而實現(xiàn)測軌（測距、測速、測角）、遙測和遙控（即角）、遙測和遙控（即TTC）三種功能的綜合。）三種功能的綜合。載波鎖相環(huán)是統(tǒng)一載波系統(tǒng)的心臟，是實現(xiàn)它的技術(shù)載波鎖相環(huán)是統(tǒng)一載波系統(tǒng)的心臟，是實現(xiàn)它的技術(shù)基礎(chǔ)?；A(chǔ)。 特征：特征： 測軌、遙測、遙控三類設(shè)備統(tǒng)為一體，頻段統(tǒng)為一個。測軌、遙測、遙控三類設(shè)備統(tǒng)為一體，頻段統(tǒng)為一個。 采用偽碼測距或多側(cè)音測距技術(shù)，以實現(xiàn)無模糊測距。采用偽碼測距或多側(cè)音測距技術(shù)，以實現(xiàn)無模糊測距。 飛行器定軌采用飛行器定軌采用A.E.R單站定軌體制。單站定軌體制。第三章第三

5、章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2343.1.2 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)的特點統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)的特點The features of unified carrier system”統(tǒng)一載波并實現(xiàn)多功能綜合統(tǒng)一載波并實現(xiàn)多功能綜合減小飛行器上設(shè)備的體積、重量，且電磁兼容性好。減小飛行器上設(shè)備的體積、重量，且電磁兼容性好。作用距離遠(yuǎn)作用距離遠(yuǎn)u采用鎖相接收技術(shù)，實現(xiàn)了隨目標(biāo)回波的多普勒頻率變化的跟采用鎖相接收技術(shù)，實現(xiàn)了隨目標(biāo)回波的多普勒頻率變化的跟蹤濾波，由于鎖相環(huán)帶寬窄，大大提高信噪比。蹤濾波，由于鎖相環(huán)帶寬窄，大大提高信噪比。u采用連續(xù)波雷達(dá)體制和偽碼測距，作用距離遠(yuǎn)并實現(xiàn)距離無

6、模采用連續(xù)波雷達(dá)體制和偽碼測距，作用距離遠(yuǎn)并實現(xiàn)距離無模糊測距。糊測距。u簡化了地面設(shè)備的維護、使用，同時節(jié)約了投資。簡化了地面設(shè)備的維護、使用，同時節(jié)約了投資。u已納入國際標(biāo)準(zhǔn)，便于國際合作。已納入國際標(biāo)準(zhǔn)，便于國際合作。u具有中等的測距定位精度。具有中等的測距定位精度。u采用單站定位體制（即采用單站定位體制（即A.E.R定位），較適合于近距離測軌定位，定位），較適合于近距離測軌定位，以及軌道航天器的定位（如衛(wèi)星、飛船）。以及軌道航天器的定位（如衛(wèi)星、飛船）。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2353.1.2 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)的特點統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)的特點The f

7、eatures of unified carrier system”采用頻分制所引起的組合干擾較大，且數(shù)據(jù)速率不能太采用頻分制所引起的組合干擾較大，且數(shù)據(jù)速率不能太高。高。u頻分制的一個主要缺點是組合干擾，包括多副載波和頻分制的一個主要缺點是組合干擾，包括多副載波和多載波的組合干擾。多載波的組合干擾。*克服頻分制組合干擾的一個辦法是采用克服頻分制組合干擾的一個辦法是采用“時分制時分制”，“時分時分制制”傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，用不同的時間分路實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，用不同的時間分路實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，容量大。（容量大。（“全時分全時分”“”“全數(shù)字全數(shù)字”的方案則是美國的的方案則是美國的TDR

8、SS.）u傳輸信息的副載波頻率不能太高，因而數(shù)據(jù)速率不能傳輸信息的副載波頻率不能太高，因而數(shù)據(jù)速率不能很高很高為此組成多載波系統(tǒng)，如為此組成多載波系統(tǒng)，如“阿波羅阿波羅”登月的登月的USB系統(tǒng)系統(tǒng)。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2363.2 統(tǒng)一載波系統(tǒng)的工作原理及其組成統(tǒng)一載波系統(tǒng)的工作原理及其組成Working principle and composition of unified carrier system1966年，美國的阿波羅登月工程是統(tǒng)一載波系統(tǒng)最經(jīng)典年，美國的阿波羅登月工程是統(tǒng)一載波系統(tǒng)最經(jīng)典的應(yīng)用。之前的的應(yīng)用。之前的“水星水星”和和“雙子星

9、座雙子星座”飛船測控網(wǎng)為飛船測控網(wǎng)為分離測控系統(tǒng)。分離測控系統(tǒng)。阿波羅統(tǒng)一阿波羅統(tǒng)一S頻段測控系統(tǒng)。頻段測控系統(tǒng)。硬件：飛機應(yīng)答機和地面系統(tǒng)：飛船上只用了一硬件：飛機應(yīng)答機和地面系統(tǒng)：飛船上只用了一S頻段應(yīng)答機，頻段應(yīng)答機，地面只用了一套地面只用了一套S頻段地面站。頻段地面站。“阿波羅阿波羅”登月，包括兩個航天器登月，包括兩個航天器指揮艙和登月艙，都采用指揮艙和登月艙，都采用了了USB測控系統(tǒng)，有兩個信號傳輸通道，一個是地面與登月艙之測控系統(tǒng)，有兩個信號傳輸通道，一個是地面與登月艙之間的通道；另一個是地面站與指揮艙之間的通道。當(dāng)?shù)窃屡撛谠麻g的通道；另一個是地面站與指揮艙之間的通道。當(dāng)?shù)窃屡撛谠?/p>

10、球上著陸后，宇航員在月面行走時與登月艙的聯(lián)系，通過一個背球上著陸后，宇航員在月面行走時與登月艙的聯(lián)系，通過一個背負(fù)式電臺來實現(xiàn)。負(fù)式電臺來實現(xiàn)。3.2.1 統(tǒng)一載波系統(tǒng)的工作原理統(tǒng)一載波系統(tǒng)的工作原理Working principle of unified carrier system第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-237 阿波羅統(tǒng)一阿波羅統(tǒng)一S頻段測控系統(tǒng)。頻段測控系統(tǒng)。 “阿波羅阿波羅”指揮艙采用指揮艙采用“多副載波多副載波”頻分體制，頻分體制，各副載波的頻譜不相重疊，接收時可用分路濾各副載波的頻譜不相重疊，接收時可用分路濾波器分開。波器分開。 “阿波羅阿波羅

11、”采用上行采用上行“雙載波雙載波”，一個用于對，一個用于對指揮艙的測控；另一個用于對登月艙的測控，指揮艙的測控；另一個用于對登月艙的測控，從而實現(xiàn)雙目標(biāo)測控。從而實現(xiàn)雙目標(biāo)測控。3.2.1 統(tǒng)一載波系統(tǒng)的工作原理統(tǒng)一載波系統(tǒng)的工作原理Working principle of unified carrier system第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-238一個完整的統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)由一個完整的統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)由14個分系個分系統(tǒng)組成。統(tǒng)組成。3.2.2 統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成Composition of unified carrier system天

12、饋伺分系統(tǒng)天饋伺分系統(tǒng)“天饋伺天饋伺”是天線、饋源和伺服的簡稱。天是天線、饋源和伺服的簡稱。天饋伺分系統(tǒng)的作用是定向輻射和接收微波信饋伺分系統(tǒng)的作用是定向輻射和接收微波信號能量，通過角跟蹤接收機檢出角誤差信號，號能量，通過角跟蹤接收機檢出角誤差信號，連續(xù)穩(wěn)定地跟蹤目標(biāo)，從而實時地跟蹤測量連續(xù)穩(wěn)定地跟蹤目標(biāo)，從而實時地跟蹤測量出目標(biāo)的角度位置。出目標(biāo)的角度位置。主要技術(shù)要求：測角精度高，天線增益高。主要技術(shù)要求：測角精度高，天線增益高。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-239發(fā)射分系統(tǒng)發(fā)射分系統(tǒng)發(fā)射分系統(tǒng)的作用是對載波信號進(jìn)行調(diào)制和功率放發(fā)射分系統(tǒng)的作用是對載波信號進(jìn)

13、行調(diào)制和功率放大。大。主要技術(shù)要求：輸出功率和短期頻率穩(wěn)定度。主要技術(shù)要求：輸出功率和短期頻率穩(wěn)定度。接收分系統(tǒng)接收分系統(tǒng)接收分系統(tǒng)的作用是在強噪聲背景中檢測出微弱信接收分系統(tǒng)的作用是在強噪聲背景中檢測出微弱信號，并能以最小的失真復(fù)現(xiàn)信號。號，并能以最小的失真復(fù)現(xiàn)信號。主要技術(shù)指標(biāo)：噪聲溫度、本振的短期頻率穩(wěn)定度、主要技術(shù)指標(biāo)：噪聲溫度、本振的短期頻率穩(wěn)定度、群時延漂移、角跟蹤通道的相移及增益一致性、鎖群時延漂移、角跟蹤通道的相移及增益一致性、鎖相環(huán)的最窄帶寬和捕獲靈敏度。相環(huán)的最窄帶寬和捕獲靈敏度。3.2.2 統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成Composition of unified

14、carrier system第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2310測距分系統(tǒng)測距分系統(tǒng)測距分系統(tǒng)的作用是測量出地面測控站與飛行器之測距分系統(tǒng)的作用是測量出地面測控站與飛行器之間的徑向距離。間的徑向距離。主要技術(shù)要求：測距精度、最大無模糊測量距離、主要技術(shù)要求：測距精度、最大無模糊測量距離、距離捕獲時間。（最大無模糊距離由飛行器的最遠(yuǎn)距離捕獲時間。（最大無模糊距離由飛行器的最遠(yuǎn)距離決定，并用相應(yīng)的最低頻率側(cè)音來保證）距離決定，并用相應(yīng)的最低頻率側(cè)音來保證）測速分系統(tǒng)測速分系統(tǒng)測速分系統(tǒng)的作用是測量出地面測控站與飛行器之測速分系統(tǒng)的作用是測量出地面測控站與飛行器之間

15、的徑向速度。測量方法采用載波多普勒頻率測量間的徑向速度。測量方法采用載波多普勒頻率測量法。法。主要技術(shù)要求：測速精度和測速范圍。主要技術(shù)要求：測速精度和測速范圍。3.2.2 統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成Composition of unified carrier system第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2311遙測分系統(tǒng)遙測分系統(tǒng)遙測分系統(tǒng)的作用是接收和處理由飛行器上遙測設(shè)備下發(fā)的遙遙測分系統(tǒng)的作用是接收和處理由飛行器上遙測設(shè)備下發(fā)的遙測信號，并恢復(fù)遙測數(shù)據(jù)。測信號，并恢復(fù)遙測數(shù)據(jù)。主要技術(shù)要求：誤碼率、最大碼速率、可解調(diào)的最高副載波頻主要技術(shù)要求：誤

16、碼率、最大碼速率、可解調(diào)的最高副載波頻率和調(diào)制解調(diào)方式等。率和調(diào)制解調(diào)方式等。遙控分系統(tǒng)遙控分系統(tǒng)遙控分系統(tǒng)的作用是接收測控中心送來的（或本地應(yīng)急產(chǎn)生的）遙控分系統(tǒng)的作用是接收測控中心送來的（或本地應(yīng)急產(chǎn)生的）指令或注入數(shù)據(jù)，調(diào)制到副載波上，再調(diào)制到載波上，通過天指令或注入數(shù)據(jù)，調(diào)制到副載波上，再調(diào)制到載波上，通過天線實時或定時地向空間發(fā)射到飛行器應(yīng)答機，經(jīng)應(yīng)答機解調(diào)出線實時或定時地向空間發(fā)射到飛行器應(yīng)答機，經(jīng)應(yīng)答機解調(diào)出已調(diào)副載波，再二次解調(diào)出遙控指令（或注入數(shù)據(jù)）。控制執(zhí)已調(diào)副載波，再二次解調(diào)出遙控指令（或注入數(shù)據(jù)）?？刂茍?zhí)行部件以實現(xiàn)對飛行器的控制。另外，還能將遙控指令和教校行部件以實現(xiàn)

17、對飛行器的控制。另外，還能將遙控指令和教校驗信息經(jīng)下行信道反饋送回地面站，即經(jīng)遙測完成校驗作用。驗信息經(jīng)下行信道反饋送回地面站，即經(jīng)遙測完成校驗作用。主要技術(shù)要求：漏指令概率、虛指令概率、最大碼速率、可解主要技術(shù)要求：漏指令概率、虛指令概率、最大碼速率、可解調(diào)的最高副載波頻率和調(diào)制解調(diào)方式。調(diào)的最高副載波頻率和調(diào)制解調(diào)方式。3.2.2 統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成Composition of unified carrier system第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2312應(yīng)答機應(yīng)答機應(yīng)答機是測控系統(tǒng)中的飛行器載設(shè)備，它與地面站應(yīng)答機是測控系統(tǒng)中的飛行器

18、載設(shè)備，它與地面站協(xié)同工作，共同完成測距、測速、測角、遙測、遙協(xié)同工作，共同完成測距、測速、測角、遙測、遙控任務(wù)。控任務(wù)。主要技術(shù)要求：捕獲靈敏度、發(fā)射功率、頻率捕獲主要技術(shù)要求：捕獲靈敏度、發(fā)射功率、頻率捕獲范圍和捕獲時間、距離零值漂移、發(fā)射信號的短穩(wěn)范圍和捕獲時間、距離零值漂移、發(fā)射信號的短穩(wěn)以及體積、重量、耗電、可靠性等特殊要求。以及體積、重量、耗電、可靠性等特殊要求。監(jiān)控分系統(tǒng)監(jiān)控分系統(tǒng)監(jiān)控分系統(tǒng)用來對全系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。監(jiān)視的監(jiān)控分系統(tǒng)用來對全系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。監(jiān)視的內(nèi)容包括設(shè)備狀態(tài)、工作參數(shù)、目標(biāo)參數(shù)、設(shè)備配內(nèi)容包括設(shè)備狀態(tài)、工作參數(shù)、目標(biāo)參數(shù)、設(shè)備配置情況和數(shù)據(jù)信息，并能進(jìn)行

19、數(shù)據(jù)處理格式編排與置情況和數(shù)據(jù)信息，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理格式編排與顯示，實時打印全部控制指令；控制功能能實現(xiàn)遠(yuǎn)顯示，實時打印全部控制指令；控制功能能實現(xiàn)遠(yuǎn)控、本控和分控，控制的內(nèi)容包括：工作狀態(tài)、工控、本控和分控，控制的內(nèi)容包括：工作狀態(tài)、工作參數(shù)、設(shè)備配置、測控系統(tǒng)對目標(biāo)的捕獲的控制作參數(shù)、設(shè)備配置、測控系統(tǒng)對目標(biāo)的捕獲的控制和監(jiān)視等。和監(jiān)視等。3.2.2 統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成Composition of unified carrier system第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2313時時/頻終端頻終端時時/頻終端的任務(wù)就是將這些設(shè)備在時間上和頻

20、率上頻終端的任務(wù)就是將這些設(shè)備在時間上和頻率上統(tǒng)一聯(lián)系起來，使不同地點的測控站點在時間和頻統(tǒng)一聯(lián)系起來，使不同地點的測控站點在時間和頻率上保持嚴(yán)格同步，并滿足一定的精度和穩(wěn)定度要率上保持嚴(yán)格同步，并滿足一定的精度和穩(wěn)定度要求，從而使測得的數(shù)據(jù)有統(tǒng)一的時標(biāo)和相干頻率源。求，從而使測得的數(shù)據(jù)有統(tǒng)一的時標(biāo)和相干頻率源。數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)是測控站的對外接口設(shè)備，負(fù)責(zé)收數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)是測控站的對外接口設(shè)備，負(fù)責(zé)收集和編排測控站測得數(shù)據(jù)和監(jiān)控分系統(tǒng)的監(jiān)視信息，集和編排測控站測得數(shù)據(jù)和監(jiān)控分系統(tǒng)的監(jiān)視信息，并送往測控中心或其他有關(guān)部門；同時也將這些部并送往測控中心或其他有關(guān)部門；同時

21、也將這些部門發(fā)送來的遙控指令（或其他注入數(shù)據(jù)），遠(yuǎn)程監(jiān)門發(fā)送來的遙控指令（或其他注入數(shù)據(jù)），遠(yuǎn)程監(jiān)控命令，以及測距、測速、測角的指令信號等發(fā)往控命令，以及測距、測速、測角的指令信號等發(fā)往測控站。測控站。3.2.2 統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成Composition of unified carrier system第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2314測試標(biāo)校分系統(tǒng)測試標(biāo)校分系統(tǒng)測試標(biāo)校分系統(tǒng)的作用是進(jìn)行系統(tǒng)的測角、測距標(biāo)測試標(biāo)校分系統(tǒng)的作用是進(jìn)行系統(tǒng)的測角、測距標(biāo)校系統(tǒng)性能測試、設(shè)備調(diào)試檢查、系統(tǒng)大回路測試，校系統(tǒng)性能測試、設(shè)備調(diào)試檢查、系統(tǒng)大回路測試

22、，以及系統(tǒng)的模擬演練等。以及系統(tǒng)的模擬演練等。電視跟蹤分系統(tǒng)電視跟蹤分系統(tǒng)電視跟蹤分系統(tǒng)用作無線電信號中斷時（如，通過電視跟蹤分系統(tǒng)用作無線電信號中斷時（如，通過等離子體等離子體“黑障黑障”時。時。注：溫度過高形成氣體電離層，使注：溫度過高形成氣體電離層，使通信失效的現(xiàn)象為黑障現(xiàn)象通信失效的現(xiàn)象為黑障現(xiàn)象）的角跟蹤；同時完成系統(tǒng)）的角跟蹤；同時完成系統(tǒng)的角度和星體標(biāo)校，可跟蹤測量飛機上的光標(biāo)和標(biāo)的角度和星體標(biāo)校，可跟蹤測量飛機上的光標(biāo)和標(biāo)校塔上的光標(biāo)。校塔上的光標(biāo)。數(shù)據(jù)記錄分系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄分系統(tǒng)模擬記錄器或模擬記錄器或8mm旋轉(zhuǎn)頭數(shù)字記錄器、熱敏繪圖儀。旋轉(zhuǎn)頭數(shù)字記錄器、熱敏繪圖儀。3.2.2

23、統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成統(tǒng)一載波系統(tǒng)的組成Composition of unified carrier system第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2315統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成測控，因統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成測控，因此系統(tǒng)工作程序首先是應(yīng)建立目標(biāo)和測控站之此系統(tǒng)工作程序首先是應(yīng)建立目標(biāo)和測控站之間的持續(xù)的雙向通信鏈路，即實現(xiàn)系統(tǒng)對飛行間的持續(xù)的雙向通信鏈路，即實現(xiàn)系統(tǒng)對飛行器的捕獲。全過程如下：器的捕獲。全過程如下：3.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisitio

24、n角度引導(dǎo)、搜索和截獲角度引導(dǎo)、搜索和截獲系統(tǒng)捕獲的第一步是完成地面站對空中飛行系統(tǒng)捕獲的第一步是完成地面站對空中飛行器在角度上的截獲，即使地面站的天線波束器在角度上的截獲，即使地面站的天線波束對準(zhǔn)飛行器目標(biāo)。對準(zhǔn)飛行器目標(biāo)。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23163.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition角度引導(dǎo)、搜索和截獲角度引導(dǎo)、搜索和截獲角度引導(dǎo)角度引導(dǎo)：幫助實現(xiàn)角度截獲目標(biāo)的手段。：幫助實現(xiàn)角度截獲目標(biāo)的手段。最常用的有計算機（又稱數(shù)字）引導(dǎo)、寬波最常用的有計

25、算機（又稱數(shù)字）引導(dǎo)、寬波束雷達(dá)模擬引導(dǎo)、自帶寬波束小天線（和測束雷達(dá)模擬引導(dǎo)、自帶寬波束小天線（和測控天線裝在同一個天線軸上）實現(xiàn)自引導(dǎo)?？靥炀€裝在同一個天線軸上）實現(xiàn)自引導(dǎo)。這些引導(dǎo)方式可以綜合使用，以提高引導(dǎo)的這些引導(dǎo)方式可以綜合使用，以提高引導(dǎo)的成功概率。其互聯(lián)關(guān)系：成功概率。其互聯(lián)關(guān)系：第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23173.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition角度引導(dǎo)、搜索和截獲角度引導(dǎo)、搜索和截獲計算機引導(dǎo)（數(shù)字引導(dǎo)）計算機引導(dǎo)（數(shù)字引導(dǎo)）測控天線按

26、計算機提供的角度數(shù)據(jù)和角度變測控天線按計算機提供的角度數(shù)據(jù)和角度變化率運動?；蔬\動。寬波束雷達(dá)引導(dǎo)寬波束雷達(dá)引導(dǎo)用作角度引導(dǎo)的雷達(dá)，其波束寬，覆蓋空域用作角度引導(dǎo)的雷達(dá)，其波束寬，覆蓋空域大，截獲目標(biāo)能力強。大，截獲目標(biāo)能力強。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23183.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition角度引導(dǎo)、搜索和截獲角度引導(dǎo)、搜索和截獲角掃描截獲方式角掃描截獲方式角掃描截獲方式的實現(xiàn)方法是使天線以多種形式在不角掃描截獲方式的實現(xiàn)方法是使天線以多種形式在不同

27、范圍和方向進(jìn)行機械掃描（也可用電掃），以覆蓋同范圍和方向進(jìn)行機械掃描（也可用電掃），以覆蓋目標(biāo)軌道可能散布空域，擴大截獲目標(biāo)的范圍。目標(biāo)軌道可能散布空域，擴大截獲目標(biāo)的范圍。天線掃描速率滿足的條件：天線掃描速率滿足的條件：可捕條件：波束照射目標(biāo)的時間應(yīng)大于跟蹤接收機的頻率捕可捕條件：波束照射目標(biāo)的時間應(yīng)大于跟蹤接收機的頻率捕獲所定時間和系統(tǒng)判決時間。獲所定時間和系統(tǒng)判決時間。不漏捕條件：掃描速率和掃描范圍還應(yīng)保證飛行目標(biāo)以最大不漏捕條件：掃描速率和掃描范圍還應(yīng)保證飛行目標(biāo)以最大穿越速度運動時，在掃描周期內(nèi)不出現(xiàn)漏掉目標(biāo)的現(xiàn)象。穿越速度運動時，在掃描周期內(nèi)不出現(xiàn)漏掉目標(biāo)的現(xiàn)象。機構(gòu)安全條件：天線

28、的最大掃描速度還應(yīng)控制在天線軸架結(jié)機構(gòu)安全條件：天線的最大掃描速度還應(yīng)控制在天線軸架結(jié)構(gòu)允許的極限值以內(nèi)，以確保天線伺服機構(gòu)的安全。構(gòu)允許的極限值以內(nèi)，以確保天線伺服機構(gòu)的安全。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23193.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition頻率引導(dǎo)和頻率捕獲頻率引導(dǎo)和頻率捕獲地面站在完成對飛行器目標(biāo)的角截獲之后，地面站在完成對飛行器目標(biāo)的角截獲之后，就應(yīng)進(jìn)行對飛行器發(fā)回的信標(biāo)頻率的捕獲。就應(yīng)進(jìn)行對飛行器發(fā)回的信標(biāo)頻率的捕獲。對于用鎖相相干解調(diào)方式的跟

29、蹤接收機載波對于用鎖相相干解調(diào)方式的跟蹤接收機載波頻率捕獲鎖定是完成自動角跟蹤的先決條件。頻率捕獲鎖定是完成自動角跟蹤的先決條件。為使測控系統(tǒng)的跟蹤接收機能捕獲鎖定信標(biāo)為使測控系統(tǒng)的跟蹤接收機能捕獲鎖定信標(biāo)頻率，通常在接收機中加頻率掃描和頻率引頻率，通常在接收機中加頻率掃描和頻率引導(dǎo)來幫助捕獲。導(dǎo)來幫助捕獲。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23203.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition頻率引導(dǎo)和頻率捕獲頻率引導(dǎo)和頻率捕獲頻率掃描法頻率掃描法在跟蹤接收機的鎖相環(huán)的壓控

30、振蕩器（在跟蹤接收機的鎖相環(huán)的壓控振蕩器（VCO，Voltage Control Oscillator）的控制端加一個）的控制端加一個單獨的掃描三角波電壓，當(dāng)壓控振蕩器輸出單獨的掃描三角波電壓，當(dāng)壓控振蕩器輸出頻率和收到信號的頻率基本對準(zhǔn)時，環(huán)路即頻率和收到信號的頻率基本對準(zhǔn)時，環(huán)路即刻進(jìn)入捕獲鎖定狀態(tài)，并跟蹤信號頻率的變刻進(jìn)入捕獲鎖定狀態(tài)，并跟蹤信號頻率的變化，此時自動切斷掃描電壓?；藭r自動切斷掃描電壓。特點：簡單適用，但平均捕獲時間稍長。特點：簡單適用，但平均捕獲時間稍長。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23213.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作

31、過程Working process of system capture/acquisition頻率引導(dǎo)和頻率捕獲頻率引導(dǎo)和頻率捕獲頻率引導(dǎo)法頻率引導(dǎo)法分為模擬頻率引導(dǎo)和數(shù)字式頻率引導(dǎo)兩種方法。分為模擬頻率引導(dǎo)和數(shù)字式頻率引導(dǎo)兩種方法。模擬頻率引導(dǎo)模擬頻率引導(dǎo)a由多個窄帶濾波器組成，所有濾波器輸出送入判由多個窄帶濾波器組成，所有濾波器輸出送入判決電路，當(dāng)收到目標(biāo)信號頻率時，輸出最大的濾決電路，當(dāng)收到目標(biāo)信號頻率時，輸出最大的濾波器的中心頻率值就是回波信號頻率值，即用濾波器的中心頻率值就是回波信號頻率值，即用濾波器完成回波頻率的測量。波器完成回波頻率的測量。a特點：設(shè)備量大而復(fù)雜，頻率捕獲時間決定

32、于每特點：設(shè)備量大而復(fù)雜，頻率捕獲時間決定于每個濾波器輸出信號的建立穩(wěn)定時間。個濾波器輸出信號的建立穩(wěn)定時間。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23223.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition頻率引導(dǎo)和頻率捕獲頻率引導(dǎo)和頻率捕獲頻率引導(dǎo)法頻率引導(dǎo)法數(shù)字式頻率引導(dǎo)數(shù)字式頻率引導(dǎo)a模擬頻率引導(dǎo)的數(shù)字化，基于快速傅里葉變換模擬頻率引導(dǎo)的數(shù)字化，基于快速傅里葉變換（FFT），完成頻譜分析計算和判決。），完成頻譜分析計算和判決。a防錯鎖問題防錯鎖問題例如：利用旁頻頻譜對稱特性，用

33、兩個窄帶濾波器，例如：利用旁頻頻譜對稱特性，用兩個窄帶濾波器，中心頻率分別取上旁頻和下旁頻。如果鎖頻正確，兩中心頻率分別取上旁頻和下旁頻。如果鎖頻正確，兩濾波器的輸出電平幾乎相等，如果鎖頻錯誤，兩濾波濾波器的輸出電平幾乎相等，如果鎖頻錯誤，兩濾波器輸出相差很大。器輸出相差很大。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23233.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition雙向載波捕獲和距離捕獲雙向載波捕獲和距離捕獲測控系統(tǒng)在完成對飛行器信標(biāo)頻率的捕獲之測控系統(tǒng)在完成對飛行器信標(biāo)頻率的

34、捕獲之后，還應(yīng)完成雙向載波捕獲和距離捕獲。后，還應(yīng)完成雙向載波捕獲和距離捕獲。雙向載波捕獲即應(yīng)答機捕獲上行載波和地面雙向載波捕獲即應(yīng)答機捕獲上行載波和地面接收機捕獲下行載波。有相干和非相干兩種接收機捕獲下行載波。有相干和非相干兩種雙向載波捕獲及距離捕獲過程。雙向載波捕獲及距離捕獲過程。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23243.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition雙向載波捕獲和距離捕獲雙向載波捕獲和距離捕獲相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的捕獲過程相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的捕獲過程硬件：硬件：飛行器

35、上裝配鎖相相干轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)答機。它一般采用飛行器上裝配鎖相相干轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)答機。它一般采用調(diào)相制和相干解調(diào)。在捕獲鎖定前，其壓控振蕩調(diào)相制和相干解調(diào)。在捕獲鎖定前，其壓控振蕩器處于恒壓控制振蕩狀態(tài)。器處于恒壓控制振蕩狀態(tài)。地面測控站發(fā)射機具有頻率掃描能力。在統(tǒng)一載地面測控站發(fā)射機具有頻率掃描能力。在統(tǒng)一載波系統(tǒng)中一般都采用地面發(fā)射機掃頻來實現(xiàn)雙向波系統(tǒng)中一般都采用地面發(fā)射機掃頻來實現(xiàn)雙向載波頻率捕獲。載波頻率捕獲。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23253.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acqu

36、isition雙向載波捕獲和距離捕獲雙向載波捕獲和距離捕獲相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的捕獲過程相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的捕獲過程工作過程：工作過程：地面發(fā)射機地面發(fā)射機掃頻掃頻上行載波上行載波應(yīng)答機鎖相應(yīng)答機鎖相捕獲（掃至捕獲（掃至應(yīng)答機鎖相應(yīng)答機鎖相環(huán)捕獲帶內(nèi)）環(huán)捕獲帶內(nèi)）上行載波捕獲鎖定上行載波捕獲鎖定應(yīng)答機掃頻應(yīng)答機掃頻（發(fā)射機隨（發(fā)射機隨掃）掃）下行載波下行載波地面接收機地面接收機掃頻掃頻地面接收機地面接收機捕獲（掃至捕獲（掃至接收機載波接收機載波環(huán)捕獲帶內(nèi)）環(huán)捕獲帶內(nèi)）下行載波捕獲鎖定下行載波捕獲鎖定令發(fā)射機停令發(fā)射機停掃，回到中掃，回到中心頻率心頻率雙捕過程結(jié)束雙捕過程結(jié)束第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一

37、載波測控系統(tǒng)2021-10-23263.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition雙向載波捕獲和距離捕獲雙向載波捕獲和距離捕獲相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的捕獲過程相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的捕獲過程“雙捕雙捕”的特征（的特征（“雙捕雙捕”的判決依據(jù)）的判決依據(jù)）“雙鎖雙鎖”判決判決a應(yīng)答機的鎖相環(huán)鎖定和地面接收機載波環(huán)鎖定，應(yīng)答機的鎖相環(huán)鎖定和地面接收機載波環(huán)鎖定，都給出都給出“已鎖定已鎖定”指示，則已指示，則已“雙捕雙捕”。a特點：優(yōu)點是最直接，缺點是雙捕時間長，且可特點：優(yōu)點是最直接，缺點是雙捕時間長，且可靠性下降?？啃韵陆怠?/p>

38、第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23273.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition雙向載波捕獲和距離捕獲雙向載波捕獲和距離捕獲相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的捕獲過程相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的捕獲過程“雙捕雙捕”的特征（的特征（“雙捕雙捕”的判決依據(jù)）的判決依據(jù)）“隨掃隨掃”判決判決a當(dāng)上、下行捕獲后，其特征是接收機的當(dāng)上、下行捕獲后，其特征是接收機的VCO隨發(fā)射機掃頻，隨發(fā)射機掃頻，可借此作為可借此作為“雙捕雙捕”判決。判決。a特點：可靠性高，捕獲概率高，速度快，成本低。特點：可靠性高，捕獲概率高

39、，速度快，成本低。a“環(huán)回環(huán)回”判決判決a利用利用“調(diào)制入調(diào)制入”和和“調(diào)制出調(diào)制出”的環(huán)回比較，可作雙捕判決。的環(huán)回比較，可作雙捕判決。a特點：優(yōu)點是判決簡單，缺點是上行要加調(diào)制信號，下行解特點：優(yōu)點是判決簡單，缺點是上行要加調(diào)制信號，下行解調(diào)器和濾波器。調(diào)器和濾波器。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23283.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition雙向載波捕獲和距離捕獲雙向載波捕獲和距離捕獲相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的捕獲過程相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的捕獲過程雙捕方案雙捕方案自動雙捕自動雙捕

40、：“雙鎖雙鎖”判決或判決或“隨掃隨掃”判決。判決。人工雙捕人工雙捕：利用三重判決，即：利用三重判決，即“隨掃指示燈隨掃指示燈”判決，或判決，或“雙雙鎖指示燈鎖指示燈”判決，或判決，或“隨掃電表隨掃電表”判決。判決。“雙捕雙捕”保持保持：用：用“環(huán)回環(huán)回”判決。判決。率率判判決決”。這這種種辦辦法法稱稱為為“掃掃頻頻斜斜時時，就就判判為為隨隨掃掃。地地面面接接收收機機為為上上行行掃掃頻頻速速率率為為下下行行頻頻率率變變化化速速率率；，上上下下行行頻頻率率滿滿足足：udududmfffffmff VCO第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23293.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作

41、過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition雙向載波捕獲和距離捕獲雙向載波捕獲和距離捕獲相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的捕獲過程相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的捕獲過程全系統(tǒng)的捕獲過程全系統(tǒng)的捕獲過程角引導(dǎo)角引導(dǎo)：伺服和天線完成此功能。：伺服和天線完成此功能。頻率捕獲頻率捕獲：數(shù)字載波環(huán)和：數(shù)字載波環(huán)和FFT完成此功能，這時遙測已實現(xiàn)，完成此功能，這時遙測已實現(xiàn)，是實現(xiàn)角跟蹤的先決條件。是實現(xiàn)角跟蹤的先決條件。角跟蹤角跟蹤：天饋伺服系統(tǒng)和接收機參加，這時測角已實現(xiàn)。：天饋伺服系統(tǒng)和接收機參加，這時測角已實現(xiàn)。發(fā)載波和啟掃發(fā)載波和啟掃：發(fā)射機、掃頻圖像產(chǎn)生器和頻率

42、合成器完成：發(fā)射機、掃頻圖像產(chǎn)生器和頻率合成器完成此功能，并由監(jiān)控臺控制。此功能，并由監(jiān)控臺控制。隨掃判決隨掃判決：由數(shù)字載波環(huán)完成。：由數(shù)字載波環(huán)完成。停掃回零停掃回零：掃頻圖像產(chǎn)生器和頻率合成器完成，由監(jiān)控臺控：掃頻圖像產(chǎn)生器和頻率合成器完成，由監(jiān)控臺控制。制。距離捕獲距離捕獲：測距機完成，由監(jiān)控臺送給：測距機完成，由監(jiān)控臺送給“已雙捕已雙捕”信號，控信號，控制距離捕獲開始。制距離捕獲開始。測距數(shù)據(jù)形成測距數(shù)據(jù)形成：由測距機完成。：由測距機完成。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23303.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working proces

43、s of system capture/acquisition雙向載波捕獲和距離捕獲雙向載波捕獲和距離捕獲非相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)捕獲非相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)捕獲有多種類型，介紹常見的地面站用調(diào)頻，飛有多種類型，介紹常見的地面站用調(diào)頻，飛行應(yīng)答機為鑒頻調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)方式的典型情況。行應(yīng)答機為鑒頻調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)方式的典型情況。未捕獲前，應(yīng)答機不斷向地面發(fā)回信標(biāo)信號，未捕獲前，應(yīng)答機不斷向地面發(fā)回信標(biāo)信號，系統(tǒng)捕獲過程如下：系統(tǒng)捕獲過程如下：角引導(dǎo)角引導(dǎo)：在未捕獲目標(biāo)前，借助角引導(dǎo)和頻率引：在未捕獲目標(biāo)前，借助角引導(dǎo)和頻率引導(dǎo)手段，捕獲和跟蹤目標(biāo)應(yīng)答機信標(biāo)載波信號頻導(dǎo)手段，捕獲和跟蹤目標(biāo)應(yīng)答機信標(biāo)載波信號頻率，并使測控天線自動跟

44、蹤目標(biāo)。率，并使測控天線自動跟蹤目標(biāo)。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23313.2.3 系統(tǒng)捕獲的工作過程系統(tǒng)捕獲的工作過程Working process of system capture/acquisition雙向載波捕獲和距離捕獲雙向載波捕獲和距離捕獲非相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)捕獲非相干轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)捕獲地面發(fā)送上行載波地面發(fā)送上行載波調(diào)零調(diào)零：適當(dāng)調(diào)整上行載波頻率，使上行載波頻率：適當(dāng)調(diào)整上行載波頻率，使上行載波頻率和應(yīng)答機鑒頻器零點對準(zhǔn)。和應(yīng)答機鑒頻器零點對準(zhǔn)。雙向載波捕獲完成雙向載波捕獲完成：調(diào)零或發(fā)送上行載波完成后，：調(diào)零或發(fā)送上行載波完成后，監(jiān)控臺形成監(jiān)控臺形成“

45、雙捕雙捕”信號，啟動測距機及遙控終信號，啟動測距機及遙控終端。端。距離捕獲距離捕獲：測距機收到：測距機收到“雙捕雙捕”信號，完成距離信號，完成距離捕獲。捕獲。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-23323.3 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)中采用的新技術(shù)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)中采用的新技術(shù)New technology used in unified carrier system相位鎖定技術(shù)相位鎖定技術(shù)鎖相環(huán)是一種自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括三個最基本鎖相環(huán)是一種自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括三個最基本的部分：鑒相器（的部分：鑒相器（PD）、低通濾波器（校正網(wǎng)）、低通濾波器（校正網(wǎng)絡(luò)，絡(luò)，LF）、電壓控制振蕩器

46、（）、電壓控制振蕩器（VCO）。）。3.3.1 數(shù)字載波環(huán)數(shù)字載波環(huán)Digital carrier loop第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2333相位鎖定技術(shù)相位鎖定技術(shù)鑒相器（鑒相器（PD）：誤差鑒別部件，測量輸入信號和本地）：誤差鑒別部件，測量輸入信號和本地壓控振蕩器信號之間的相位差。壓控振蕩器信號之間的相位差。低通濾波器（低通濾波器（LF）：將誤差電壓低通濾波。）：將誤差電壓低通濾波。壓控振蕩器（壓控振蕩器（VCO）：由一個感受電壓變化的變?nèi)荻河梢粋€感受電壓變化的變?nèi)荻O管和普通的振蕩器組成。變?nèi)荻O管電容的變化使振極管和普通的振蕩器組成。變?nèi)荻O管電

47、容的變化使振蕩器的頻率發(fā)生變化，從而達(dá)到壓控振蕩頻率的目的，蕩器的頻率發(fā)生變化，從而達(dá)到壓控振蕩頻率的目的，故稱壓控振蕩器。故稱壓控振蕩器。3.3.1 數(shù)字載波環(huán)數(shù)字載波環(huán)Digital carrier loop第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2334相位鎖定技術(shù)相位鎖定技術(shù)鎖相環(huán)的優(yōu)點：沒有頻率差；相位相干且相位差可以減鎖相環(huán)的優(yōu)點：沒有頻率差；相位相干且相位差可以減到很小；帶寬窄；跟蹤濾波；相位特性極其平坦；門限到很??；帶寬窄；跟蹤濾波；相位特性極其平坦；門限較低。較低。鎖相環(huán)是統(tǒng)一載波系統(tǒng)的核心，表現(xiàn)在：鎖相環(huán)是統(tǒng)一載波系統(tǒng)的核心，表現(xiàn)在：u統(tǒng)一載波測控地面

48、站和應(yīng)答機中都采用了鎖相環(huán)，從而實現(xiàn)了統(tǒng)一載波測控地面站和應(yīng)答機中都采用了鎖相環(huán)，從而實現(xiàn)了全系統(tǒng)的相干。全系統(tǒng)的相干。u弱信號接收是基于鎖相環(huán)的跟蹤濾波作用，并利用鎖相環(huán)產(chǎn)生弱信號接收是基于鎖相環(huán)的跟蹤濾波作用，并利用鎖相環(huán)產(chǎn)生的相干信號實現(xiàn)低門限的相干解調(diào)。的相干信號實現(xiàn)低門限的相干解調(diào)。u接收機和發(fā)射機本振所采用的頻率綜合器、角跟蹤接收機的角接收機和發(fā)射機本振所采用的頻率綜合器、角跟蹤接收機的角誤差解調(diào)、極化分集合成的同相合成，均利用了相位鎖定技術(shù)。誤差解調(diào)、極化分集合成的同相合成，均利用了相位鎖定技術(shù)。u發(fā)射機的調(diào)制器和接收機門限擴展解調(diào)器也采用了鎖相技術(shù)。發(fā)射機的調(diào)制器和接收機門限擴

49、展解調(diào)器也采用了鎖相技術(shù)。3.3.1 數(shù)字載波環(huán)數(shù)字載波環(huán)Digital carrier loop第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2335中頻鎖相接收機中頻鎖相接收機3.3.1 數(shù)字載波環(huán)數(shù)字載波環(huán)Digital carrier loop 中頻鎖相環(huán)與簡單鎖相環(huán)的區(qū)別：中頻鎖相環(huán)與簡單鎖相環(huán)的區(qū)別： 環(huán)內(nèi)增加混頻器、中頻放大器等，與鎖相環(huán)共同構(gòu)成一個大環(huán)，環(huán)內(nèi)增加混頻器、中頻放大器等，與鎖相環(huán)共同構(gòu)成一個大環(huán)，故稱中頻鎖相接收機。故稱中頻鎖相接收機。 由于采用穩(wěn)定度很高的固由于采用穩(wěn)定度很高的固定不變的基準(zhǔn)信號（定不變的基準(zhǔn)信號（f0），），則則（fi-fc）=f

50、0，即通過中，即通過中頻放大器的信號頻率固定頻放大器的信號頻率固定不變（不變（ f0 ）。）。 由于中頻固定頻帶可以做由于中頻固定頻帶可以做的很窄，故信噪比很高。的很窄，故信噪比很高。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2336數(shù)字鎖相環(huán)數(shù)字鎖相環(huán)3.3.1 數(shù)字載波環(huán)數(shù)字載波環(huán)Digital carrier loop 數(shù)字環(huán)的優(yōu)點：可靠性高；性能好；集成度高。數(shù)字環(huán)的優(yōu)點：可靠性高；性能好；集成度高。 數(shù)字環(huán)的工作原理：數(shù)字環(huán)的工作原理： 組成：數(shù)字鑒相器（組成：數(shù)字鑒相器（DPD）、環(huán)路數(shù)字濾波器）、環(huán)路數(shù)字濾波器（DLF）、數(shù)控振蕩器（）、數(shù)控振蕩器（DCO）三

51、部分組成。）三部分組成。 形式：形式： 過零型數(shù)字鎖相環(huán)（過零型數(shù)字鎖相環(huán)（ZC-DPLL） 觸發(fā)器型數(shù)字鎖相環(huán)（觸發(fā)器型數(shù)字鎖相環(huán)（FF-DPLL,Flip-Flop） 導(dǎo)前導(dǎo)前/滯后型數(shù)字鎖相環(huán)（滯后型數(shù)字鎖相環(huán)（LL-DPLL） 奈奎斯特采樣型數(shù)字鎖相環(huán)（奈奎斯特采樣型數(shù)字鎖相環(huán)（NR-DPLL）第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2337數(shù)字鎖相環(huán)數(shù)字鎖相環(huán)3.3.1 數(shù)字載波環(huán)數(shù)字載波環(huán)Digital carrier loop 過零型數(shù)字鎖相環(huán)的組成及原理過零型數(shù)字鎖相環(huán)的組成及原理采樣鑒相器（采樣鑒相器（DPD）：）：A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器同時完成模數(shù)變換和鑒

52、相功能。同時完成模數(shù)變換和鑒相功能。環(huán)路數(shù)字濾波器（環(huán)路數(shù)字濾波器（DLP）：數(shù)字）：數(shù)字濾波器，濾除鑒相器輸出的噪聲濾波器，濾除鑒相器輸出的噪聲干擾。干擾。數(shù)控振蕩器：由相位累加器和正數(shù)控振蕩器：由相位累加器和正弦函數(shù)只讀存儲器構(gòu)成。由只讀弦函數(shù)只讀存儲器構(gòu)成。由只讀存儲器得到的正弦信號數(shù)字波形，存儲器得到的正弦信號數(shù)字波形，由數(shù)模變換器（由數(shù)模變換器（D/A）變成模擬正）變成模擬正弦信號，經(jīng)濾波后作為數(shù)控振蕩弦信號，經(jīng)濾波后作為數(shù)控振蕩器的輸出，另一路經(jīng)過零電路形器的輸出，另一路經(jīng)過零電路形成采樣脈沖送到數(shù)字鑒相器。成采樣脈沖送到數(shù)字鑒相器。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2

53、021-10-2338數(shù)字鎖相環(huán)數(shù)字鎖相環(huán)3.3.1 數(shù)字載波環(huán)數(shù)字載波環(huán)Digital carrier loop 數(shù)字環(huán)的應(yīng)用數(shù)字環(huán)的應(yīng)用 測控系統(tǒng)中用來做接收信號處理，主要用在中頻接收測控系統(tǒng)中用來做接收信號處理，主要用在中頻接收機和測距機中。機和測距機中。（1）中頻接收機中的應(yīng)用中頻接收機中的應(yīng)用 衛(wèi)星下行信號的頻譜分析（用于頻率引導(dǎo)）衛(wèi)星下行信號的頻譜分析（用于頻率引導(dǎo)）a 頻率引導(dǎo)方法：對頻率信號進(jìn)行頻譜分析，利用環(huán)頻率引導(dǎo)方法：對頻率信號進(jìn)行頻譜分析，利用環(huán)路數(shù)字濾波器中的路數(shù)字濾波器中的CPU，在環(huán)路捕獲之前對鑒相器，在環(huán)路捕獲之前對鑒相器的輸出信號進(jìn)行的輸出信號進(jìn)行FFT變換（

54、快速傅里葉變換），確變換（快速傅里葉變換），確定載波位置，以此將數(shù)控振蕩器的頻率拉到與其相定載波位置，以此將數(shù)控振蕩器的頻率拉到與其相同，要求同，要求FFT分析帶寬小于環(huán)路帶寬，就可以完成分析帶寬小于環(huán)路帶寬，就可以完成正確引導(dǎo)和鎖定。正確引導(dǎo)和鎖定。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2339數(shù)字鎖相環(huán)數(shù)字鎖相環(huán)3.3.1 數(shù)字載波環(huán)數(shù)字載波環(huán)Digital carrier loop 數(shù)字環(huán)的應(yīng)用數(shù)字環(huán)的應(yīng)用（1）中頻接收機中的應(yīng)用中頻接收機中的應(yīng)用 載波捕捉與跟蹤載波捕捉與跟蹤a 載波捕獲與跟蹤是數(shù)字環(huán)的主要功能。數(shù)字環(huán)的捕載波捕獲與跟蹤是數(shù)字環(huán)的主要功能。數(shù)字環(huán)

55、的捕捉帶和同步帶比模擬環(huán)大得多，而且很容易實現(xiàn)頻捉帶和同步帶比模擬環(huán)大得多，而且很容易實現(xiàn)頻率引導(dǎo)，容易捕獲。同時對輸入頻率偏移沒有靜態(tài)率引導(dǎo)，容易捕獲。同時對輸入頻率偏移沒有靜態(tài)相位誤差。數(shù)字環(huán)的數(shù)控振蕩器，主體為數(shù)字合成相位誤差。數(shù)字環(huán)的數(shù)控振蕩器，主體為數(shù)字合成器，輸出頻率穩(wěn)定。環(huán)路帶寬可以做的很窄，對中器，輸出頻率穩(wěn)定。環(huán)路帶寬可以做的很窄，對中心頻率附近的噪聲和干擾濾除能力很強。心頻率附近的噪聲和干擾濾除能力很強。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2340數(shù)字鎖相環(huán)數(shù)字鎖相環(huán)3.3.1 數(shù)字載波環(huán)數(shù)字載波環(huán)Digital carrier loop 數(shù)字環(huán)的

56、應(yīng)用數(shù)字環(huán)的應(yīng)用（1）中頻接收機中的應(yīng)用中頻接收機中的應(yīng)用a 測距與遙測信號數(shù)字解調(diào)測距與遙測信號數(shù)字解調(diào)a 特別針對側(cè)音信號的解調(diào)，解調(diào)后的側(cè)音的相位很穩(wěn)定，對特別針對側(cè)音信號的解調(diào)，解調(diào)后的側(cè)音的相位很穩(wěn)定，對于提高測距精度有一定好處。于提高測距精度有一定好處。a 載波多普勒頻率提取載波多普勒頻率提取a 環(huán)路鎖定后，數(shù)字環(huán)數(shù)控振蕩器頻率偏移量準(zhǔn)確地等于載波環(huán)路鎖定后，數(shù)字環(huán)數(shù)控振蕩器頻率偏移量準(zhǔn)確地等于載波多普勒頻移。數(shù)字濾波器輸出量（頻率碼）直接代表載波多多普勒頻移。數(shù)字濾波器輸出量（頻率碼）直接代表載波多普勒偏移的大小，完成系統(tǒng)多普勒頻率提取的功能。采用中普勒偏移的大小，完成系統(tǒng)多普勒

57、頻率提取的功能。采用中頻數(shù)字環(huán)后，測速機變得非常簡單，中頻環(huán)的輸出口通過并頻數(shù)字環(huán)后，測速機變得非常簡單，中頻環(huán)的輸出口通過并口送給終端計算機，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)可實時求出目標(biāo)速度（距口送給終端計算機，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)可實時求出目標(biāo)速度（距離變化率）離變化率）第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2341數(shù)字鎖相環(huán)數(shù)字鎖相環(huán)3.3.1 數(shù)字載波環(huán)數(shù)字載波環(huán)Digital carrier loop 數(shù)字環(huán)的應(yīng)用數(shù)字環(huán)的應(yīng)用（1）中頻接收機中的應(yīng)用中頻接收機中的應(yīng)用a 雙向載波捕獲的判決雙向載波捕獲的判決a 采用數(shù)字濾波環(huán)時，可利用控制采用數(shù)字濾波環(huán)時，可利用控制DCO頻率的頻率控頻

58、率的頻率控制碼（簡稱頻率碼），在數(shù)字載波環(huán)已有的高速單制碼（簡稱頻率碼），在數(shù)字載波環(huán)已有的高速單片機中進(jìn)行掃頻斜率的計算，并由軟件進(jìn)行濾波運片機中進(jìn)行掃頻斜率的計算，并由軟件進(jìn)行濾波運算和門限判決運算。算和門限判決運算。a AGC（Auto-Gain Controller）（自動增益控制器）控）（自動增益控制器）控制功能。制功能。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2342數(shù)字鎖相環(huán)數(shù)字鎖相環(huán)3.3.1 數(shù)字載波環(huán)數(shù)字載波環(huán)Digital carrier loop 數(shù)字環(huán)的應(yīng)用數(shù)字環(huán)的應(yīng)用（2）測距機中的應(yīng)用測距機中的應(yīng)用a 數(shù)字鎖相環(huán)濾波，測距精度高。數(shù)字鎖相環(huán)濾

59、波，測距精度高。a 數(shù)字鎖相環(huán)的應(yīng)用有利于收發(fā)相移的測量：當(dāng)發(fā)端數(shù)字鎖相環(huán)的應(yīng)用有利于收發(fā)相移的測量：當(dāng)發(fā)端的側(cè)音產(chǎn)生器和環(huán)路數(shù)控振蕩器由相位累加器和正的側(cè)音產(chǎn)生器和環(huán)路數(shù)控振蕩器由相位累加器和正弦只讀存儲器構(gòu)成時，兩個相位累加器的輸出值代弦只讀存儲器構(gòu)成時，兩個相位累加器的輸出值代表收發(fā)兩端信號的瞬時相位，將其輸出并送到計算表收發(fā)兩端信號的瞬時相位，將其輸出并送到計算機進(jìn)行相減，即可求出收發(fā)相移。機進(jìn)行相減，即可求出收發(fā)相移。第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2343綜合基帶設(shè)備的應(yīng)用綜合基帶設(shè)備的應(yīng)用將遙測、遙控、測距、測速和中頻接收機及中將遙測、遙控、測距、測

60、速和中頻接收機及中頻調(diào)制器進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計，構(gòu)成綜合基帶設(shè)備。頻調(diào)制器進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計，構(gòu)成綜合基帶設(shè)備。優(yōu)點：優(yōu)點：設(shè)備大大簡化，提高了可靠性，降低成本。設(shè)備大大簡化，提高了可靠性，降低成本。提高了設(shè)備的計算機化的水平。提高了設(shè)備的計算機化的水平。提高了自動化水平。提高了自動化水平。使用維護方便，縮小人員編制。使用維護方便，縮小人員編制。3.3.2 綜合基帶設(shè)備綜合基帶設(shè)備Comprehensive base band equipment第三章第三章 統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)統(tǒng)一載波測控系統(tǒng)2021-10-2344基帶設(shè)備的組成與功能基帶設(shè)備的組成與功能3.3.2 綜合基帶設(shè)備綜合基帶設(shè)備Comprehen