摘 要：“风云二号b星”气象卫星的原始云图数据是时分复用的突发载波调制信号，本文就其特殊的预告码对于载波恢复电路捕捉性能的影响进行了分析，并对具有不同类型和带宽的低通滤波器的载波恢复电路性能进行了仿真。结果表明，理论上最优的积分泄放检测滤波器将可能使突发载波的捕获无法实现。论文针对不同滤波器带宽的误码率性能进行了仿真，结果表明基带5 mhz带宽的fir滤波器在突发载波模式下，可以获得比4 mhz带宽更好的误码率性能。最后给出了一种经过优化的载波恢复和检测电路，并成功应用于工程实践中。
关键词：气象卫星；原始云图；接收解调； 四相相移键控调制；载波恢复
demodulation of the nephogram signal of fy-2b meteorological satellite
guo xing-bo， yang zhi-xing,liu chang-qing
(state key lab on microwave & digital communications, tsinghua university,
beijing 100084, china)
ａｂｓｔｒａｃｔ：the nephogram signal of fy-2b meteorological satellite is a burst qpsk modulated carrier, and the effect of the special preamble on the carrier recovery loop is analyzed in this paper. the performance of carrier recovery loop with baseband filters of several types and different bandwidth is analyzed, and it is shown that the optimum integral and dump filter for rectangle wave will lead to loss capture of carrier probably. simulations on ber performance with different filter bandwidth show that the ber with the baseband fir filter of 5mhz bandwidth is superior to that of 4mhz bandwidth in the mode of burst carrier. finally, the optimized carrier recovery and detection circuits are formed and applied in the fy-2b ground receiving station.
ｋｅｙｗｏｒｄｓ：meteorological satellite;nephogram;receiving and demodulation;qpsk;carrier recovery
一、 背景介绍
1. fy-2b卫星原始云图数据传输系统简介
“风云二号b星”（以下简称fy-2b）是中国独立研制的第二颗自旋稳定静止气象卫星［1］，2000年6月25日由“长征三号”火箭从西昌卫星发射中心发射升空，并于7月6日成功获取第一张原始云图。fy-2b原始云图数据传输链路的主要参数如表1［1］。
在fy－2b星的云图数传系统中，采用时分复用（tdm）的方式发送原始云图和展宽云图数据。信道复用的周期为600 ms，在每个时隙的前40 ms发送一帧原始云图数据，在后560 ms发送一帧扩张云图数据,每幅云图持续约30 min。原始云图是符号率r=7 mbps的非限带qpsk调制信号，它的频谱主瓣宽为14 mhz，中频为70 mhz。扩展云图数据率为660 kbps，采用非限带dpsk调制方式，中频为75.9 mhz，主瓣宽度为1.32 mhz，完全在原始云图中频带宽之内。
原始云图的数据帧格式由以下部分组成：
(1)帧预告码：长度为133 kbit的“01”交替码，目的是便于初始位同步。
(2)帧同步字：共64 bit，由帧同步码mm、行号和备用码组成。
(3)帧数据：长度约为460 kbit，包含3 573个子帧数据。
(4)结束码：长度为16 bit，表示一帧数据的结束,序列为00ff（16进制）。
上述原始云图数据经过qpsk差分编码后，进行qpsk调制、功率放大和带通滤波，通过卫星天线发射出去,其中预告码经过差分编码得到的调制数据如表2所示。
这样，i路、q路预告码的调制数据分别为两路相位差90°、频率为r/4的方波。
2.问题提出及影响
fy－2b卫星运行一段时间后，由于卫星发射机故障，使得信号发射功率急剧下降约15 db，信噪比（s/n）约11~12 db，原始云图终端监测到帧同步头的误码率大于10-3。由于原始云图信号是突发载波调制信号，有时还出现云图丢行现象。原始云图的质量下降严重，极大影响了我国天气预报技术工作的正常展开。而当时亚洲上空其它国家也无可用的替代同步气象卫星，因此如何通过优化设计，尽可能提高解调器的误码率性能指标，保证云图的可靠接收具有十分重要的意义。
二、帧预告码对于载波恢复环路的影响分析
根据文献［1］，解调器采用了中频声表面波滤波器（saw）进行信号的成型滤波，环路采用了判决反馈环路，为了提高基带信号的信噪比，尝试将中频信号-3 db带宽（如果不特别声明，本文所说的带宽均指-3 db带宽）从8 mhz进一步降低到7 mhz，但是试验结果表明，载波环路存在失步的现象。显然，该现象与预告码的码型有关，因此有必要分析该现象产生的原因，并采取相应的优化策略，在保证载波捕捉有效和不改变原有解调器结构的前提下，在短时间内提高解调器的误码率性能和捕
