题目：卫星扩频应答机在高动态环境下的捕获跟踪

LEO系统中，卫星同地面站之间具有很高的相对速度，使扩频信号附加了几十甚至上百kHz的多普勒频移；并且星上设备资源有限，捕获跟踪算法必须考虑资源的占用问题，因此如何实现高动态环境下的伪码快速捕获与精确跟踪，并占用较少的资源，成为扩频应答机的关键技术之一。本文对高动态条件下扩频应答机设计中遇到的几个关键问题进行了理论分析，并对实现方法进行了研究，主要内容如下：对多种伪码快捕算法进行了深入研究与分析的基础上，使用了一种PMF与FFT相结合的伪码快速捕获方案。详细介绍了其参数设计方法，分析了捕获性能，提出了自适应门限设置方法，使捕获算法可以在载噪比大幅变化的情况下，仍然正常工作。研究与分析了常用的伪码跟踪鉴相算法，使用了一种归一化的超前滞后功率相减的鉴相算法，给出了鉴相器的数学模型，分析了鉴相性能。环路滤波器采用理想二阶环，实现对多普勒频移加速度的跟踪，介绍了环路参数的设计方法并分析了跟踪精度，对跟踪环路进行了仿真验证。对常见得跟踪环路算法进行了理论研究；最终使用了一种由反正切叉积自动频率跟踪环(CPAFC)，以及反正切科斯塔斯锁相环（Costas）相结合的高动态载波跟踪方案。详细介绍了锁频环和锁相环的环路参数设计，分析了环路的跟踪误差，并利用MATLAB对环路性能进行了仿真。在完成理论分析的基础上，实现了扩频应答机遥控指令捕获、跟踪、解调环节的FPGA逻辑设计，经过调试与验证，可以实现在高动态环境下扩频遥控指令的正确解调。