卫星转发器设计Word格式.docx
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图3显示了接收信号的时域波形和频谱。
通过频谱可以看出，接收信号是一个以6GHz为中心的一簇信号。
Figure4
图4显示了经过下变频之后的信号和其频谱。
通过频谱可以看出，此时信号相当于集中分布在低频和高频段。
假设一路信号为
，则与6GHz相乘之后，得到：
则频谱分量中有低频
，高频
。
为了得到中频信号，下一步进行带通滤波。
Figure5
图5显示了经过下变频之后的信号再经过BPF之后得到的中频信号和其频谱。
这里使用4阶的巴特沃斯带通滤波器，截止频率设为0.1GHz，2GHz。
可以看到中频信号得到了很好的恢复。
由于变频之后幅度有衰减，于是对信号进行线性放大，也就是乘以2倍。
Figure6
图6显示了经过4GHz上变频的信号及其频谱，可以看到中频的已放大信号完全线性搬移到了4GHz频段上。
Figure7
图7显示了经过TWTA放大的下行信号及其频谱。
这里可以看到经过非线性放大之后，信号波形与放大前有了很大变化，且有了新的频谱分量，低旁瓣被放大。
这里就必须考虑非线性放大效应。
因此，作出了TWTA输出功率-输入功率以及TWTA相移-输入功率曲线图。
可以看到，在较低输入功率段TWTA输出功率近似与输入功率成线性关系，但是在高输入功率段，出现了非线性部分。
当输入功率较大时，相移也表现出非线性的关系，由于在一定条件下相移会转化为频率变化，即产生新的频率分量（AM/PM转换），所以才对于多载波输入时TWTA放大会引起频率上的干扰。
Figure8
图8显示了非线性放大器的输入-输出功率和相移-输入功率曲线图。
可以看到当输入功率大于-4dB后出现了明显的非线性特性，而且在输入功率为0dB时达到饱和。
这时如果我们将输入功率回退到一定范围，则可以保证输出功率与输入功率近似成线性关系。
因此我们将输入功率人为降低，也即回退到较小值。
Figure9
图9中设定回退量为40dB。
可以看出虽然还是有一些新的频率分量产生，但是干扰比较小。
如果回退量继续增大，则干扰进一步减小直至没有（如回退60dB），但是会引起此时TWTA放大信号功率大幅减小。
四思考题解答
（一）思考卫星转发器的各种模型？
1.双变频转发器
接收信号变换到中频，经过放大、限幅，然后变换到发射频率，再经行波管功率放大。
2.单变频转发器
接收信号直接放大，直接变频为下行频率，再经行波管功率放大。
3.处理转发器
接收信号变换到中频，进行相干检测和数据处理，从而得到基带数字信号，再调制到中频，再上变频到下行频率上。
这其中，单变频转发器适用于多载波输入的情形。
处理转发器适用于数字卫星通信，通过解调、纠错、编码、调制一系列过程，有利于消除噪声积累。
（二）处理转发器与透明转发器之间比较，须增加哪些模块？
处理转发器由于要得到基带数字信号，还需要增加解调、调制模块。
由于要进行数据处理，所以还需要检错、纠错模块。
由于要对信号进行再编码，所以还需要加入信道编码模块。
相当于进行了一个完整的解调、再调制过程。
五源代码及说明
主函数
clear;
closeall;
fs=1200;
T=1/fs;
Tp=1;
%1S;
N=Tp*fs;
n=1:
N;
%%
%产生9路DSB信号
df=30;
x0=cos（600*pi*n*T）.*cos（10*pi*n*T）;
%DSB
x1=cos（（600+df）*pi*n*T）.*cos（10*pi*n*T）;
x2=cos（（600-df）*pi*n*T）.*cos（10*pi*n*T）;
x3=cos（（600+2*df）*pi*n*T）.*cos（10*pi*n*T）;
x4=cos（（600-2*df）*pi*n*T）.*cos（10*pi*n*T）;
x5=cos（（600+3*df）*pi*n*T）.*cos（10*pi*n*T）;
x6=cos（（600-3*df）*pi*n*T）.*cos（10*pi*n*T）;
x7=cos（（600+4*df）*pi*n*T）.*cos（10*pi*n*T）;
x8=cos（（600-4*df）*pi*n*T）.*cos（10*pi*n*T）;
xn=x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8;
figure
subplot（3,2,1）
plot（n*T,xn,'
-'
）;
axis（[01-1.2*max（xn）1.2*max（xn）]）
xlabel（'
t'
ylabel（'
xout'
title（'
转发器接收射频信号'
gridon
f=2*fs*（0:
（N/2））/N/100;
P1=fft128（xn,N）;
subplot（3,2,2）
plot（f,10*log10（P1））
转发器接收射频信号频谱'
）
Freq（GHz）'
|X（f）|'
%6G下变频
xn_down=cos（600*pi*n*T）.*xn;
%6GHz相干解调
subplot（3,2,3）
plot（n*T,xn_down,'
6G下变频信号'
P1=fft128（xn_down,N）;
subplot（3,2,4）
6G下变频信号频谱'
%带通滤波
wn=[0.1/fs200/fs];
%设置截止频率
[bmi,ami]=butter（4,wn）;
%巴特沃斯4阶带通滤波器
xout=filter（bmi,ami,xn_down）;
subplot（3,2,5）
plot（n*T,xout,'
通过BPF后的6G下变频信号'
P1=fft128（xout,N）;
subplot（3,2,6）
通过BPF后的6G下变频信号频谱'
%2倍信号放大
xout=2*xout;
%上变频
x_up=xout.*cos（400*pi*n*T）;
plot（n*T,x_up,'
4G上变频信号'
P1=fft128（x_up,N）;
4G上变频信号频谱'
%TWTA行波管放大
backoff=0;
y=salehs_model（x_up,backoff,N）;
plot（n*T,real（y）,'
TWTA放大信号'
P1=fft128（y,N）;
TWTA放大信号频谱'
pin=10*log10（abs（x_up））;
pout=10*log10（abs（y））;
plot（pin,pout）;
grid;
输入功率（dB）'
输出功率（dB）'
TWTA输出功率-输入功率'
plot（pin,（180/pi）*unwrap（angle（y）））;
相移（度）'
TWTA相移-输入功率'
%figure
%[logpsd,freq,ptotal,pmax]=log_psd（x_up,1200,T）;
%plot（freq,logpsd）;
salehs_model非线性放大函数仿真TWTA
function[y]=salehs_model（x,backoff,n）
y=zeros（1,n）*（1.0+i*1.0）;
af=1.1587;
bf=1.15;
ag=4.0;
bg=2.1;
c=10^（backoff/20）;
fork=1:
n
ain=c*abs（x（k））;
thetain（k）=angle（x（k））;
aout=af*ain/（1+bf*ain^2）;
thetapm（k）=ag*ain^2/（1+bg*ain^2）;
thetaout（k）=thetain（k）+thetapm（k）;
y（k）=aout*exp（i*thetaout（k））;
end
fft128128点FFT函数去掉负频率部分
functionP1=fft128（xn,N）
Y=fft（xn）;
P2=abs（Y/N）;
P1=P2（1:
N/2+1）;
P1（2:
end-1）=2*P1（2:
end-1）;
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