用于深空探测的高集成度高可靠高稳频率源设计方法及系统
阅读说明：本技术 用于深空探测的高集成度高可靠高稳频率源设计方法及系统 (High-integration high-reliability high-stability frequency source design method and system for deep space exploration ) 是由 李金岳 张玉花 朱新波 何春黎 陈晓 王民建 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于深空探测的高集成度高可靠高稳频率源设计方法及系统,包括：步骤S1：高稳频率源产生多路高稳频率基准信号；步骤S2：多路高稳频率基准信号两两合路后进行滤波处理,形成多路信号,为多台单机提供高稳定度的频率基准信号。本发明设计的高稳频率源使用1路高稳晶振输出,在高集成度和高可靠性设计的基础上,为多台单机提供高稳定度的外部输入频率基准信号。(The invention provides a high-integration-level, high-reliability and high-stability frequency source design method and a system for deep space exploration, which comprise the following steps: step S1: the high frequency stabilization source generates a plurality of paths of high frequency stabilization reference signals; step S2: the multi-path high-stability frequency reference signals are combined in pairs and then filtered to form multi-path signals, and the multi-path signals provide high-stability frequency reference signals for a plurality of single machines. The high-stability frequency source designed by the invention uses 1-path high-stability crystal oscillator for output, and provides high-stability external input frequency reference signals for a plurality of single machines on the basis of high integration and high reliability design.)
技术领域
本发明涉及航天工程技术领域，具体地，涉及用于深空探测的高集成度高可靠高稳频率源设计方法及系统。
背景技术
专利文献CN2517173Y(申请号：01256987.9)公开了组合开关滤波、高稳、低噪声、高速频率合成器,采用高稳定的晶振,通过与梳状谱发生器、分配器、滤波、放大、再滤波链路、单刀多掷开关、末级放大器和控制电路的有机组合,构成一种特定的电路组合。该专利主要是晶振送出的频率信号通过梳状谱发生器后，再进行合成后输出，重点设计在合成器，不涉及高稳晶振的多路输出。
专利文献CN101862511B(申请号：201010165944.6)公开了一种多通道高精度相控信号发生装置，利用可编程只读存储器，通过VHDL语言编程，在FPGA现场可编程门阵列电路中产生定制专用电路，包括相移模块、相位译码模块、地址译码模块及若干个多路选通器；以高精度有源晶振为信源，各个多路选通器并行工作，接收上位机的相位控制信号，输出多通道特定相位的方波信号。本发明输出的方波信号接入功率放大器谐振后，产生与原输出信号相同频率和相位的正弦波信号，用于相控型高强度聚焦超声治疗系统中超声换能器阵元的激励信号；晶振频率由超声换能器阵元的谐振频率及相控精度要求决定。该专利以高精度有源晶振为信源，通过FPGA输出多通道特定相位方波信号，与本发明生成独立通道方法不一致。
专利文献CN102752249B(申请号：201110100030.6)公开了一种信号检测装置及方法。本发明中，由于科斯塔斯环同相支路解调输出端不仅藕接于比特同步装置，还需要藕接于码相位跟踪装置，利用码相位跟踪装置实时检测双相符号数据比特周期的变化情况，在发现码相位发生偏移时，及时进行码相位的误差修正，以确保双相符号数据的解码正确性。该利用码相位跟踪实现符号比特周期监测和修正，解决的晶体振荡器的稳定性，不涉及高稳晶振的多路输出。
专利文献CN103368638A(申请号：201210089364.2)公开了一种用于深空探测器的测控通信方法及系统，该方法用于完成地面站与深空探测器之间的信息交互及探测器轨道测定，所述方法包含：采用一个上行载波频率及一个下行载波频率为深空探测器与地面站之间设置四条微波无线电信号通道，包含遥控指令通道、遥测数据通道、科学数据通道和VLBI测轨信标通道；将工程遥测数据、科学探测数据及VLBI测轨信标三种通道信号合并为一个下行链路传输信号，最终采用一台发射机完成所有下行链路信号的发送功能；使用高稳定频率源的频率基准信号产生测轨信标向地面VLBI测量网发送，由地面VLBI测量网通过Doppler频率测速及信号干涉测角方式完成对深空探测器的测轨任务。
本发明应用之前，星上单机仅配备一个稳定度低、体积小的内部晶振作为时钟源，其短期稳定度仅1×10-9/s量级，而火星探测器的深空应答机、UHF中继通信机、综合电子计算机等单机需要的下行频率短期稳定度高达1×10-12/s，原有的晶振能满足常规的深空通信的需求，而无法满足深空探测器使用需求，因此，设计一台高集成度、高可靠性的高稳频率源，同时为多台单机提供频率基准信号。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于深空探测的高集成度高可靠高稳频率源设计方法及系统。
根据本发明提供的一种用于深空探测的高集成度高可靠高稳频率源设计方法，包括：
步骤S1：高稳频率源产生多路高稳频率基准信号；
步骤S2：多路高稳频率基准信号两两合路后进行滤波处理，形成多路信号，为多台单机提供高稳定度的频率基准信号。
优选地，所述步骤S1采用：高稳频率源使用多个高稳晶振相互冷备份，通过功分器产生多路高稳频率基准信号。
优选地，所述步骤S2采用：多路高稳频率基准信号经过合路器、隔离放大器、低通滤波以及π匹配衰减处理，得到高稳定度的频率基准信号。
优选地，在所述为多台单机提供高稳定度的频率基准信号中：为包括探测器上深空应答机、UHF中继通信机以及综合电子计算机提供高稳定度的频率基准信号。
优选地，所述高稳晶振的稳定度大于等于1×10-12/s。
根据本发明提供的一种用于深空探测的高集成度高可靠高稳频率源设计系统，包括：
模块M1：高稳频率源产生多路高稳频率基准信号；
模块M2：多路高稳频率基准信号两两合路后进行滤波处理，形成多路信号，为多台单机提供高稳定度的频率基准信号。
优选地，所述模块M1采用：高稳频率源使用多个高稳晶振相互冷备份，通过功分器产生多路高稳频率基准信号。
优选地，所述模块M2采用：多路高稳频率基准信号经过合路器、隔离放大器、低通滤波以及π匹配衰减处理，得到高稳定度的频率基准信号。
优选地，在所述为多台单机提供高稳定度的频率基准信号中：为包括探测器上深空应答机、UHF中继通信机以及综合电子计算机提供高稳定度的频率基准信号。
优选地，所述高稳晶振的稳定度大于等于1×10-12/s。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明设计的高稳频率源使用1路高稳晶振输出，在高集成度和高可靠性设计的基础上，为多台单机提供高稳定度的外部输入频率基准信号；
2、本发明使用2个互为冷备份的高稳晶振，为4台单机提供高稳定度频率基准信号，提高了系统的集成度和可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1高稳频率源接口关系示意图。
图2高稳频率源原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
根据本发明提供的一种用于深空探测的高集成度高可靠高稳频率源设计方法，包括：
步骤S1：高稳频率源产生多路高稳频率基准信号；
步骤S2：多路高稳频率基准信号两两合路后进行滤波处理，形成多路信号，为多台单机提供高稳定度的频率基准信号。
具体地，所述步骤S1采用：高稳频率源使用多个高稳晶振相互冷备份，通过功分器产生多路高稳频率基准信号。
具体地，所述步骤S2采用：多路高稳频率基准信号经过合路器、隔离放大器、低通滤波以及π匹配衰减处理，得到高稳定度的频率基准信号。
具体地，在所述为多台单机提供高稳定度的频率基准信号中：为包括探测器上深空应答机、UHF中继通信机以及综合电子计算机提供高稳定度的频率基准信号。
具体地，所述高稳晶振的稳定度大于等于1×10-12/s。
根据本发明提供的一种用于深空探测的高集成度高可靠高稳频率源设计系统，包括：
模块M1：高稳频率源产生多路高稳频率基准信号；
模块M2：多路高稳频率基准信号两两合路后进行滤波处理，形成多路信号，为多台单机提供高稳定度的频率基准信号。
具体地，所述模块M1采用：高稳频率源使用多个高稳晶振相互冷备份，通过功分器产生多路高稳频率基准信号。
具体地，所述模块M2采用：多路高稳频率基准信号经过合路器、隔离放大器、低通滤波以及π匹配衰减处理，得到高稳定度的频率基准信号。
具体地，在所述为多台单机提供高稳定度的频率基准信号中：为包括探测器上深空应答机、UHF中继通信机以及综合电子计算机提供高稳定度的频率基准信号。
具体地，所述高稳晶振的稳定度大于等于1×10-12/s。
实施例2
实施例2是实施例1的优选例
以下结合附图1图2，说明本发明的应用。
本发明设计的高集成度、高可靠性高稳频率源主要实现输出4路高稳定度基准频率源。
由恒温晶振A、B产生基准频率信号，通过功分器产生多路信号，两两合成输后依次经过隔离放大器、低通滤波器、π匹配衰减等电路，最终输出高稳定的4路基准频率。隔离放大器保证4路输出信号的幅度及隔离度，滤波电路对4路输出信号谐波及杂波的抑制，π匹配衰减保证了输出接口的驻波。
由上所述，本发明设计了一种高稳频率源的设计方法，使用2个高稳晶振，相互冷备份，产生4路高稳定频率基准信号，可为4台单机提供高稳定度的频率基准信号。在高集成度、高可靠性的前提下，解决了火星探测器对高稳频率晶振的要求。
实施例3
实施例3是实施例2和/或实施例1
为了解决火星探测器在对高稳定度时钟的使用需求。本发明设计了一种用于深空探测的高集成度高可靠高稳频率源设计方法，同时为多台单机提供高稳时钟基准信号。
用于深空探测的高集成度高可靠高稳频率源设计方法和使用方法，高稳频率源使用2个高稳晶振，相互冷备份，通过功分器分别各产生4路高稳频率基准信号，再分别将产生的信号两两合路后滤波，形成独立的4路信号，为4台单机提供高稳定度的频率基准信号。
具体地，所述高稳晶振具备极高的稳定度，至少达到1×10-12/s以上。
具体地，将晶振1、晶振2为相互独立的频率源，互为冷备份。
具体地，所述合路器具备较高的隔离度，切合路器输入信号分别来自两个不同的高稳晶振。
具体地，使用一台高集成度的高稳频率源，为探测器上深空应答机、UHF中继通信机、综合电子计算机等单机提供高稳定度的时钟频率源。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：火星环绕器载波捕获方法及系统