肖文定

摘要 由于外場檢測設備的小型化、綜合化的要求，所以對原有的衛(wèi)通通信模擬器進行了優(yōu)化設計，采用了模塊化設計和軟件無線電技術，并充分考慮外場應用環(huán)境，實現(xiàn)了衛(wèi)通通信模擬器的模塊化、小型化設計。

關鍵詞 衛(wèi)星通信；模擬器；綜合化；小型化

中圖分類號 TN92 文獻標識碼 A 文章編號2095—6363（2016）13—0063—02

衛(wèi)星通信模擬器是一種高精度的標準信號源，是機載衛(wèi)星接收終端調(diào)試和檢測的重要工具。近年來，通信衛(wèi)星經(jīng)歷了多個型號的研制，衛(wèi)星模擬器也由星載設備改制件組成向由通用測控模擬平臺組成發(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，不適用于外場便攜式綜合檢測設備的需要，且基于軟件無線電技術的多功能數(shù)字基帶得到了長足發(fā)展及應用。因此，本文采用模塊化技術和軟件無線電技術研制了一種小型化衛(wèi)通通信模擬器，適用于外場平臺，功能指標與上一代模擬器一樣，但體積、重量均大大降低。

1整機設計

針對衛(wèi)星通信模擬器的各個功能進行細分，設計為前面板模塊、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。整個系統(tǒng)的實現(xiàn)原理框圖如圖1所示。

衛(wèi)星通信模擬器主要完成衛(wèi)星通信激勵信號的產(chǎn)生和衛(wèi)通通信信號的接收工作，其工作原理如下：1）衛(wèi)星通信激勵信號產(chǎn)生，根據(jù)上位機設置的波道狀態(tài)，把外部提供的音頻或數(shù)據(jù)信號按制式調(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信號；2）衛(wèi)通通信信號的接收，在模擬器工作在接收狀態(tài)時，從射頻接口接收衛(wèi)通通信信號，再對射頻信號進行濾波、混頻和解調(diào)等處理，得到所需的音頻或數(shù)據(jù)信號送給低頻接口。

2部件設計

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總線控制的接收與回復、對信道模塊、音頻模塊和終端模塊等內(nèi)部模塊進行控制和管理工作，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、音頻信號、射頻信號、時鐘信號和總線信號等信號的轉(zhuǎn)接工作。

7）混頻模塊。混頻模塊工作原理如圖7所示。

主要技術指標如下：

（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：輸入信號幅度：+2dBm，插損小于0.2：

（4）接收通道：接收輸入信號幅度60dBm～0dBm；

（5）頻率源為45MHz；

（6）混頻輸出頻率誤差：fc×10^-7（fc為標稱頻率）；

（7）雙工模塊。雙工模塊主要實現(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）。

3接口設計

根據(jù)輸入輸出信號的需要，設計的接口型號如表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)構設計

由于該模塊要適應部隊外場使用，對結(jié)構進行了熱傳導設計、電磁屏蔽設計、三防設計（霉菌、鹽霧、濕熱）及振動與沖擊設計。

1）熱傳導設計。采用傳導散熱和輻射散熱相結(jié)合的方式散熱，模塊內(nèi)部的發(fā)熱器件首先傳導到模塊的冷板上，再通過機箱的導熱條傳導到機箱上，從而達到散熱目的。整個模塊外側(cè)開有散熱槽，增大散熱面積。

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

3）“三防”（霉菌、鹽霧、濕熱）設計。（1）本設備材料選擇鋁板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電橡膠條，導電橡膠條安裝在圍框的凹槽內(nèi)，對整機整體密封。在結(jié)構設計上采用圓角的形式去除零件棱邊和尖角；（3）本設備里面所有電路板均噴“三防”漆；“三防”漆用于保護電路板免受環(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。電路板裝配時全部采用垂直放置的安裝方式；（4）本設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）本設備所有結(jié)構件均采用導電氧化后，導電氧化形成的氧化膜具有較強的耐腐蝕和吸附能力。

4）振動與沖擊設計。各螺裝處都加裝有鋼絲螺套，以增強螺裝的強度。模塊腔體采用鋁板加工而成，整個模塊外側(cè)開有散熱槽，散熱槽除了增加散熱面積之外還能減輕設備重量，同時增加箱體的強度。側(cè)板內(nèi)壁有加強筋，能有效的增加側(cè)板強度，減小加工變形。最后設計出的整機結(jié)構如圖9所示。

5結(jié)論

衛(wèi)通通信模擬器通過對功能的模塊化設計、通用化設計、結(jié)構緊湊化設計和軟件無線電設計，實現(xiàn)了其小型化的目的（與以往型號的模擬器的對比見表2），并成功在數(shù)種型號的外場測試儀中進行了應用，為部隊外場測試儀器的小型化、綜合化貢獻了力量。endprint