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研究了Ka频段中微弱信号在超高动态环境下的捕获与跟踪技术。随着航天测控系统的发展,Ka频段扩频测控将成为将来的重点发展方向之一。本文设计了Ka频段扩频接收机,实现在超高动态环境下微弱信号的捕获、跟踪功能。本论文来源于航天测控系统地面工程,主要有以下几个方面内容:1)分析了Ka频段扩频测控系统发展必要性,提出了Ka频段扩频接收机重点研究方向。由于Ka频段具有较宽的带宽,相比于S频段扩频测控,可以提供更大的信道容量。但由于自身的特点,工作于Ka频段的接收机需要大大缩短捕获时间,其捕获多普勒范围和跟踪动态性能要求也提高了十几倍。这对Ka频段扩频接收提出了更高的要求。兼顾近地轨道与中高轨道卫星的捕获接收需求,Ka频段的扩频接收机需要完成极低信噪比下捕获跟踪。2)研究了直接序列扩频通信技术的基本原理及特点。对扩频测控中常用的m序列、Gold码进行了介绍;针对扩频通信系统所用到的二阶锁相环、三阶锁相环、锁频环和伪码捕获和跟踪等技术进行了阐述,为系统的设计提供了理论支持。3)设计了基于FFT分析的伪码、载波捕获跟踪方案。对高动态、低信噪比条件下的扩频捕获进行仿真,确定了多普勒范围-1MHz~+1MHz、信噪比极低(S/N≤-27)条件下实现扩频系统的快速捕获的方案;根据超高动态、微弱信号条件的需要,设计了一种二阶锁频环与三阶锁相环相结合的算法,并对本算法在高动态、低信噪比条件下进行仿真,依此确定了载波跟踪的设计方案。4)依据软件无线电思想,设计综合基带平台,实现Ka频段扩频接收机。通过综合基带硬件平台对扩频接收机进行了硬件实现,给出了FPGA详细设计实现方案;对扩频接收机捕获、跟踪、解调等性能进行了测试,测试结果验证了设计方案的合理性和可行性,可在后续项目中推广应用。最后对后续Ka扩频接收机在提高捕获、跟踪性能指标,减少硬件资源等方面提出了进一步的研究目标。