基于FPGA的TDRSS基带信号处理系统的设计与实现

摘要：跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）是国防和载人航天的重要支撑系统。它不仅可以减少地面测控站的数量，还能增大对中低轨航天器的覆盖率。针对TDRSS前向链路中的基带信号处理系统做了完整设计，并介绍了关键技术和系统设计要点，最后通过FPGA实现了整个系统，证明了方案可行性。

关键词：跟踪与数据中继卫星系统；非平衡QPSK；数字匹配滤波器；PN码捕获；多普勒频偏

    “跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS，Tracking and Data Relay Satellite System）”是一个利用同步卫星和地面终端站，对中、低轨飞行器（称为用户航天器）进行高覆盖率测控和数据中继的测控通信系统[1]。70年代以来，美国和俄罗斯的跟踪与数据中继卫星相继组网成功，并投入运行。为了适应现代航天测控技术的需要，我国目前也在积极发展此系统。

 
    TDRSS由TDRS、地面终端站、用户航天器组成，具有跟踪（T）和数据中继（TR）两方面的功能。地面→TDRS→用户航天器的通道称为前向链路，通过此链路，地面终端站发射的遥控指令、测距信号和其它数据通过TDRS转发给用户航天器，用户航天器接收、解调出遥控指令并反向发回测距信号和遥测数据，从而实现双向测距测速和跟踪测轨及数据中继。TDRS卫星运行在高度3.6万公里的同步轨道上，由于整个TDRSS系统限制了TDRS的发射功率、发射天线和地面站天线的增益，由星地链路计算出，用户航天器星载收发机接收信号信噪比可以低至－20dB，最大的多普勒频偏为