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KBR是一种低低卫卫跟踪(SST-ll:Low Low Satellite-to-Satellite Tracking)重力卫星的关键有效载荷,它是一个高精度的星间测距系统,精度能达到1μm/s。这个装置通过提取微波载波相位的变化量,然后解算出星间距离和距离变化率数据,从而可以恢复出地球重力场。而K波段测距仪基带信号跟踪处理就是主要研究如何用二阶载波跟踪环精确地提取载波相位,这对精确解算星间距离及距离变化率、恢复地球重力场有很重要的意义。
本文首先给出了KBR信号模型,并讨论了理想情况下KBR信号频率受瞬时多普勒频率fd(t)影响时,KBR基带信号载波跟踪环的跟踪精度。然后详细地介绍了一种在K波段测距系统中的基带信号跟踪处理方法,它是通过一个二阶全数字锁相环实现的。并给出了KBR基带信号跟踪环设计方法和Matlab仿真结果,这种方法能很好地跟踪重力卫星动态,精确地提取载波相位,可使得静态相位跟踪误差小于10-3 Hz·s,并能稳定的跟踪动态信号。在接下来的章节中给出了KBR硬件平台的实现方案,它主要由DSP+FPGA实现,其中FPGA实现反旋处理器功能,DSP实现跟踪处理器功能,FPGA和DSP通过EMIF接口通信。最后分析了载波相位跟踪过程中误差产生的原因,并给出了全文的结论。