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硕士学位论文 射频单片集成应答机设计与实现，共67页。
摘要
随着集成电路的发展及数字器件处理能力的增强,微小卫星正向着体积更小,功耗更低,功能更强的方向发展,这就推动着应用于微小卫星的测控应答机朝着小型化、低功耗、通用化的方向发展。
经过十多年的努力,项目组成功研制出国际领先的小型化、低功耗测控应答机,并经过了飞行验证,证明了该应答机应用于微小卫星的可行性。目前,同时具备上述两大特点的多模式测控应答机也已成型。但由于采用了性能较好的超外差式接收结构、二次上变频发射结构,导致其无法用成熟的商业集成芯片来实现,而只能用分立器件来搭建电路,在体积上优势还不够明显。本文通过分析了各种收发机结构的优劣之后,选取了性能虽不是最优,但利于集成,体积上有较大优势的收发机结构,并通过对其射频非理想特性的分析,提出相应解决方案,使其性能与传统收发机结构相当。最终设计并实现的射频单片集成应答机具有体积小,重量轻,开发周期短等优势,完全满足微小卫星的应用需求。
射频单片集成应答机的硬件部分主要由射频收发模块和数字处理模块两部分组成,整机面积约为60X 20mm2。根据不同的测控体制,在同一接收模块中分别采用低中频和零中频方案,发射模块采用IQ正交调制一次混频将基带信号上变频到下行发射频率。数字处理模块主要实现上行遥控信号的解调、测距信号处理、下行遥测及测距信号调制、射频芯片的配置以及射频集成芯片非理想特性校正等功能。
通过本文的工作,射频单片集成应答机能够在USB (统一 S频段)体制、非相干扩频体制和数传体制下分时进行工作,下行信号最大输出功率26dBm,接收灵敏度优于-112dBm,动态范围优于60dB,各项性能指标满足设计要求,能够满足低轨卫星的测控需求。同时,通过本论文的工作,也进一步验证了商用射频集成芯片应用于微小卫星测控应答机的可行性。这为测控应答机的设计提供了一种新的思路。
关键词:徵小卫星,测控应答机,射频单片集成,IQ不平衡

目次
1 ^ 1
1.1 课题研究的背景和现状 1
1.1.1 微小卫星研究背景和现状 1
1.1.2 测控应答机研究背景和现状 2
1.2 论文研究的目的和意义 5
1.3 论文工作与章节安排 6
2 射频单片集成应答机总体设计8
2.1 射频单片集成应答机需求分析 8
2.2 接收方案设计 9
2.3 发射方案设计 11
2.4 射频单片集成应答机的整体结构设计 13
2.5 本章小结 14
3 射頻单片集成应答机硬件模块设计实现 15
3.1 射频接收模块 15
3.1.1 射频接收模块设计 15
3.1.2 接收模块元器件特性 16
3.1.3 接收链路增益分析 17
3.1.4 模拟自动增益控制 17
3.2 射频发射模块 18
3.2.1 射频发射模块设计 18
3.2.2 发射模块元器件特性 19
3.2.3 发射链路增益分析 20
3.3 数字处理模块 20
3.4 本章小结 21
4 射频芯片非理想特性校正研究 22
4.1 直流偏差校正 22
4.1.1 直流偏差产生的原因及影响 22
4.1.2 直流偏差的校正 23
4.2 IQ不平衡对发射信号的影响及解决措施 27
4.2.1 IQ不平衡对发射信号的影响 27
4.2.2 发射IQ不平衡校正措施 30
4.3 IQ不平衡对接收机的影响及解决措施 32
4.3.1 IQ不平衡对零中频接收机的影响 32
4.3.2 IQ不平衡对低中频接收机的影响 33
4.3.3 接收IQ不平衡的检测方法 36
4.3.4 接收IQ不平衡校正措施 37
4.4 温度对IQ不平衡的影响 38
4.5 本章小结 41
5 射頻单片集成应答机性能测试 42
5.1 测控应答机实物及测试方案介绍 42
5.1.1 硬件平台 42
5.1.2 测试方案 43
5.2 射频性能测试结果 44
5.3 测控应答机整机测试 46
5.4 本章小结 5
6 总结和展望 52
6.1 本文总结 52
6.2 工作展望 53
参考文献 54