一種小型化衛(wèi)星通信模擬器的設(shè)計(jì)

肖文定

摘要 由于外場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備的小型化、綜合化的要求，所以對(duì)原有的衛(wèi)通通信模擬器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用了模塊化設(shè)計(jì)和軟件無(wú)線電技術(shù)，并充分考慮外場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)通通信模擬器的模塊化、小型化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞 衛(wèi)星通信；模擬器；綜合化；小型化

中圖分類號(hào) TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào)2095—6363（2016）13—0063—02

衛(wèi)星通信模擬器是一種高精度的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源，是機(jī)載衛(wèi)星接收終端調(diào)試和檢測(cè)的重要工具。近年來(lái)，通信衛(wèi)星經(jīng)歷了多個(gè)型號(hào)的研制，衛(wèi)星模擬器也由星載設(shè)備改制件組成向由通用測(cè)控模擬平臺(tái)組成發(fā)展，狀態(tài)已日趨成熟。目前的衛(wèi)通通信模擬器由于體積大、綜合化程度低，不適用于外場(chǎng)便攜式綜合檢測(cè)設(shè)備的需要，且基于軟件無(wú)線電技術(shù)的多功能數(shù)字基帶得到了長(zhǎng)足發(fā)展及應(yīng)用。因此，本文采用模塊化技術(shù)和軟件無(wú)線電技術(shù)研制了一種小型化衛(wèi)通通信模擬器，適用于外場(chǎng)平臺(tái)，功能指標(biāo)與上一代模擬器一樣，但體積、重量均大大降低。

1整機(jī)設(shè)計(jì)

針對(duì)衛(wèi)星通信模擬器的各個(gè)功能進(jìn)行細(xì)分，設(shè)計(jì)為前面板模塊、綜合管理模塊、信道模塊、音頻模塊、終端模塊、接口電路模塊、混頻模塊和雙工模塊。整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理框圖如圖1所示。

衛(wèi)星通信模擬器主要完成衛(wèi)星通信激勵(lì)信號(hào)的產(chǎn)生和衛(wèi)通通信信號(hào)的接收工作，其工作原理如下：1）衛(wèi)星通信激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生，根據(jù)上位機(jī)設(shè)置的波道狀態(tài)，把外部提供的音頻或數(shù)據(jù)信號(hào)按制式調(diào)制到載波頻率上，在PTT使能的情況下，從射頻接口輸出射頻激勵(lì)信號(hào)；2）衛(wèi)通通信信號(hào)的接收，在模擬器工作在接收狀態(tài)時(shí)，從射頻接口接收衛(wèi)通通信信號(hào)，再對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行濾波、混頻和解調(diào)等處理，得到所需的音頻或數(shù)據(jù)信號(hào)送給低頻接口。

2部件設(shè)計(jì)

衛(wèi)星通信模擬器主要由前面板模塊、綜合管理模塊、信道模塊、音頻模塊、終端模塊、接口電路模塊、混頻模塊和雙工模塊組成。

1）前面板模塊。前面板模塊主要完成上電控制、PTT處理和電源轉(zhuǎn)換等功能，其工作原理框圖如圖2所示。

2）綜合管理模塊。綜合管理模塊主要完成上位機(jī)總線控制的接收與回復(fù)、對(duì)信道模塊、音頻模塊和終端模塊等內(nèi)部模塊進(jìn)行控制和管理工作，其工作原理框圖如圖3所示。

3）音頻模塊。音頻模塊主要完成音頻信號(hào)處理，包括濾波、縮放、A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)字編碼等工作，其工作原理框圖如圖4所示。

4）終端模塊。終端模塊主要完成密鑰的管理、時(shí)鐘及中頻的處理工作，其原理框圖如圖5所示。

5）信道模塊。信道模塊主要完成收發(fā)射頻信號(hào)的濾波、限幅和放大等工作，其工作原理框圖如圖6所示。

6）接口模塊。接口模塊主要完成內(nèi)部各模塊之間的電源信號(hào)、音頻信號(hào)、射頻信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和總線信號(hào)等信號(hào)的轉(zhuǎn)接工作。

7）混頻模塊?；祛l模塊工作原理如圖7所示。

主要技術(shù)指標(biāo)如下：

（1）收發(fā)通道隔離度：≥60dB；

（2）射頻輸出帶外抑制要求：≤70dB；

（3）發(fā)射通道：輸入信號(hào)幅度：+2dBm，插損小于0.2：

（4）接收通道：接收輸入信號(hào)幅度60dBm～0dBm；

（5）頻率源為45MHz；

（6）混頻輸出頻率誤差：fc×10^-7（fc為標(biāo)稱頻率）；

（7）雙工模塊。雙工模塊主要實(shí)現(xiàn)收發(fā)合一的功能，工作原理框圖如圖8所示。

主要指標(biāo)如下：

（1）接收通道低端帶外抑制：≥30dB；

（2）收發(fā)隔離度要求：≥60dB；

（3）插損：發(fā)射：≤0.85dB（常溫），≤1.0dB（全溫）：

（4）接收：≤1.2dB（常溫），≤1.4dB（全溫）；

（5）輸入輸出駐波比：發(fā)射≤1.4，接收≤1.5；

（6）承受功率：1W（發(fā)射，可連續(xù)工作1小時(shí)）。

3接口設(shè)計(jì)

根據(jù)輸入輸出信號(hào)的需要，設(shè)計(jì)的接口型號(hào)如表1所示。

低頻接口主要包括控制接口、數(shù)據(jù)接口、PTT接口和音頻接口等。

4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于該模塊要適應(yīng)部隊(duì)外場(chǎng)使用，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了熱傳導(dǎo)設(shè)計(jì)、電磁屏蔽設(shè)計(jì)、三防設(shè)計(jì)（霉菌、鹽霧、濕熱）及振動(dòng)與沖擊設(shè)計(jì)。

1）熱傳導(dǎo)設(shè)計(jì)。采用傳導(dǎo)散熱和輻射散熱相結(jié)合的方式散熱，模塊內(nèi)部的發(fā)熱器件首先傳導(dǎo)到模塊的冷板上，再通過機(jī)箱的導(dǎo)熱條傳導(dǎo)到機(jī)箱上，從而達(dá)到散熱目的。整個(gè)模塊外側(cè)開有散熱槽，增大散熱面積。

2）電磁屏蔽設(shè)計(jì)。為達(dá)到電磁屏蔽要求，整個(gè)模塊采用封閉式設(shè)計(jì)，并且各面板之間的連接處采用屏蔽條達(dá)到屏蔽的目的。

3）“三防”（霉菌、鹽霧、濕熱）設(shè)計(jì)。（1）本設(shè)備材料選擇鋁板5A06。這種材料耐腐蝕性能好，由于材料選擇單一，可以防止不同材料彼此作用、相互影響而引起腐蝕老化等；（2）本設(shè)備的上蓋板、下蓋板、左側(cè)板和右側(cè)板采用焊接的形式焊接成一個(gè)整體圍框焊件，可避免形成縫隙；圍框焊件與前面板和后面板的配合部分安裝有導(dǎo)電橡膠條，導(dǎo)電橡膠條安裝在圍框的凹槽內(nèi)，對(duì)整機(jī)整體密封。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用圓角的形式去除零件棱邊和尖角；（3）本設(shè)備里面所有電路板均噴“三防”漆；“三防”漆用于保護(hù)電路板免受環(huán)境侵蝕?！叭馈逼峋哂袃?yōu)越的絕緣、防潮、防漏電、防震、防塵、防腐蝕、防老化、耐電暈等特性。電路板裝配時(shí)全部采用垂直放置的安裝方式；（4）本設(shè)備連接器的選擇滿足防霉菌、防鹽霧、防濕熱、防淋雨、防砂塵的使用環(huán)境；（5）本設(shè)備所有結(jié)構(gòu)件均采用導(dǎo)電氧化后，導(dǎo)電氧化形成的氧化膜具有較強(qiáng)的耐腐蝕和吸附能力。

4）振動(dòng)與沖擊設(shè)計(jì)。各螺裝處都加裝有鋼絲螺套，以增強(qiáng)螺裝的強(qiáng)度。模塊腔體采用鋁板加工而成，整個(gè)模塊外側(cè)開有散熱槽，散熱槽除了增加散熱面積之外還能減輕設(shè)備重量，同時(shí)增加箱體的強(qiáng)度。側(cè)板內(nèi)壁有加強(qiáng)筋，能有效的增加側(cè)板強(qiáng)度，減小加工變形。最后設(shè)計(jì)出的整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖9所示。

5結(jié)論

衛(wèi)通通信模擬器通過對(duì)功能的模塊化設(shè)計(jì)、通用化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)緊湊化設(shè)計(jì)和軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了其小型化的目的（與以往型號(hào)的模擬器的對(duì)比見表2），并成功在數(shù)種型號(hào)的外場(chǎng)測(cè)試儀中進(jìn)行了應(yīng)用，為部隊(duì)外場(chǎng)測(cè)試儀器的小型化、綜合化貢獻(xiàn)了力量。endprint