一种使用SSB信号进行电子波束偏转跟踪解调的装置的制作方法

本发明涉及信息传输与处理，特别是5g通信信号为源信号的微波天线的电子波束偏转跟踪技术。

背景技术：

1、在当前，大多数微波(含卫星)通信天线的电子波束偏转跟踪接收机采用信标信号、测控信号或通信信号等连续信号作为电子波束偏转跟踪的源信号，在当前已经有基于连续宽带数字调制信号、dvb、tdma、vtdm的基于相关检波的方法进行信号功率与电子波束偏转跟踪解调。在某些应用环境下只有突发的5g信号作为电子波束偏转跟踪的源信号，5g通信信号具有信号的瞬时功率时变、时频突发、带宽时变的特点，如何在此场景下完成电子波束偏转跟踪解调，是一个工程应用中难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出一种使用ssb信号进行电子波束偏转跟踪解调的装置，该装置利用5g通信信号中ssb(同步信号块)信号具有周期性存在(最大周期20ms)、符号结构固定分布的特点，在ssb信号块的每一个符号实现一个方向的波束偏转，在ssb信号块结束时实现两个轴向的角误差解调，保证了信号的周期存在性与幅度稳定性，实现了5g信号的电子波束偏转模式的跟踪角误差解调。

2、为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

3、一种使用ssb信号进行电子波束偏转跟踪解调的装置，包括数字下变频模块、相关检测模块、pss定时同步模块、符号分区模块、偏转信号产生模块和角误差解调模块；

4、数字下变频模块，用于对正交处理后的信号进行数字变频和降采样，并滤除ssb信号块带宽外的其他子载波的信号，得到的采样信号分别输出至相关检测模块与pss定时同步模块；

5、pss定时同步模块，用于检测ssb信号中的pss主同步信号，并产生对齐pss符号起始边沿的主同步脉冲与频偏，将主同步脉冲输出至符号分区模块，频偏输出至数字下变频模块；

6、符号分区模块，用于在收到主同步脉冲后产生以主同步脉冲为参考的连续四个符号的起始脉冲与定时脉冲，且每个符号的定时脉冲内分为波束偏转区与信号累加区，其中波束偏转区的时间大于波束扫描转换时间与通道信号稳定时间之和，每个符号的信号累加区时间相等；将定时脉冲输出至相关检测模块，起始脉冲送至偏转信号产生模块；

7、相关检测模块，用于在定时脉冲的信号累加区对数字下变频输出的采样信号进行相关检测，将相关检测结果输出至角误差解调模块；

8、偏转信号产生模块，用于在收到符号的起始脉冲后在连续的四个符号的起始时刻产生相应的波束偏转信号，将波束偏转信号输出至角误差解调模块与外部的微波天线；

9、角误差解调模块，用于接收相关检测结果与波束偏转信号，解调出角误差信号，输出角误差信号到外部的波束控制单元。

10、进一步地，相关检测模块进行相关检测的实现方式如下；

11、(1)采样信号在整数延时后取共轭得到延时共轭信号，延时共轭信号再与采样信号相乘，对相乘结果进行累加；

12、(2)在定时脉冲的信号累加区结束时的累加结果即为相关检测结果。

13、进一步地，偏转信号产生模块产生波束偏转信号的实现方式如下：

14、在ssb信号块每个符号的起始时刻分别开始新偏转方向的偏转；

15、ssb信号块的四个符号完成四个偏转方向的偏转；

16、在ssb信号块之外的其他符号，不产生偏转信号。

17、进一步地，ssb信号块的四个符号完成四个偏转方向的偏转，具体方式为：

18、在ssb信号中的pss符号的起始时刻，产生轴向a的两个偏转方向中的一个；在ssb信号中的sss符号的起始时刻，产生轴向a的两个偏转方向中的另外一个；其中，轴向a为方位轴与俯仰轴中的一个；

19、在ssb信号中的第一个pbch符号的起始时刻，产生轴向b的两个偏转方向中的一个；在ssb信号的第二个pbch符号的起始时刻，产生轴向b的两个偏转方向中的另外一个；其中，轴向b为方位轴与俯仰轴中的另外一个。

20、进一步地，角误差解调模块解调出角误差信号的计算方式如下：

21、在ssb信号的sss符号结束时，计算轴向a的角误差，计算公式为：其中ps为sss符号对应的能量累加，pp为pss符号对应的能量累加，ka为轴向a的固定增益，kp是pss符号与sss符号的固定功率补偿；

22、在ssb信号的第二个pbch符号结束时，计算轴向b的角误差，计算公式为：其中p2为第二个pbch符号对应的能量累加，p1为第1个pbch符号对应的能量累加，kb为轴向b的固定增益。

23、从上面的叙述可以看出，本发明的有益效果在于：

24、1、本发明能够实现5g信号为源信号的电子波束偏转跟踪角误差的解调，特别适用于相控阵天线跟踪低轨卫星的应用场景。

25、2、本发明以数字信号处理方法实现，可采用fpga(现场可编程门阵列)芯片独立实现解调功能，或fpga配合dsp芯片、arm等数字芯片实现，以此原理制造的设备可设计为独立单元、也可集成到其他设备中，具有集成化程度高、使用灵活、可靠性高、容易升级等优点。

技术特征：

1.一种使用ssb信号进行电子波束偏转跟踪解调的装置，其特征在于，包括数字下变频模块、相关检测模块、pss定时同步模块、符号分区模块、偏转信号产生模块和角误差解调模块；

2.根据权利要求1所述的一种使用ssb信号进行电子波束偏转跟踪解调的装置，其特征在于，相关检测模块进行相关检测的实现方式如下；

3.根据权利要求1所述的一种使用ssb信号进行电子波束偏转跟踪解调的装置，其特征在于，偏转信号产生模块产生波束偏转信号的实现方式如下：

4.根据权利要求3所述的一种使用ssb信号进行电子波束偏转跟踪解调的装置，其特征在于，ssb信号块的四个符号完成四个偏转方向的偏转，具体方式为：

5.根据权利要求4所述的一种使用ssb信号进行电子波束偏转跟踪解调的装置，其特征在于，角误差解调模块解调出角误差信号的计算方式如下：

技术总结
本发明公开了一种使用SSB信号进行电子波束偏转跟踪解调的装置，属于微波天线自跟踪的技术领域。天线接收波束受控偏转后接收到的信号经过低噪声放大、模数转换与正交变换等处理后，再经过本发明的数字下变频模块、PSS定时同步模块、符号分区模块、相关检测模块、偏转信号产生模块和角误差解调模块等的模块处理，本发明在SSB信号块的每一个符号实现一个方向的波束偏转，在SSB信号块结束时实现两个轴向的角误差解调，从而解决了以5G信号作为源信号进行电子波束偏转跟踪解调的难题。本发明具有算法简单、响应速度快、集成化程度高、可工作信噪比低、耗费资源少等的优点，是对现有技术的一种重要改进。

技术研发人员：李强,张红涛,慈国辉,申昱东,齐志刚,李孟超
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17