自动跟踪接收机作为遥感卫星地球站的一个重要组成部分,接收来自天线的卫星数据,经变频、滤波、放大、检波、解调后为伺服系统提供所需要的俯仰误差角和方位误差角度信息,由伺服系统动态调整天线的方位轴和俯仰轴,使其轴向着误差减小的方向转动,直到天线对准目标为止,从而实现对目标的自动跟踪。其中中频接收机完成对中频目标信号中的有用信息提取,并配合伺服系统完成自动跟踪。传统的中频自动跟踪接收机主要由模拟电路实现,存在成本高,稳定性差等固有缺点。近年来随着大规模集成电路和软件无线电技术的迅猛发展,数字化已成为各种电子应用系统的主流,跟踪接收机的数字化已成为大势所趋,并逐渐替代传统模拟跟踪接收机,成为跟踪接收机的主流发展方向。本文首先介绍跟踪接收机在航天测控系统中的主要功能以及工程中常见的跟踪接收机种类以及各自相应的工作方式,并对各种类型接收机的工作特点做分析比较。其中单通道单脉冲接收机因其具有很多优点,在工程中广泛应用,具有重要的研究意义,是本文讨论的重点。通过分析模拟单通道单脉冲跟踪接收机的工作原理及性能特点,结合现代数字信号处理技术,提出单通道单脉冲跟踪接收机的数字化实现方案。为了验证方案的可行性,建立MATLAB模型,进行原理性仿真。在此基础上进行实际工程验证,具体做法就是在通用数字信号处理平台上完成数字跟踪接收机的软件设计,最后设计专用数字信号处理平台,并进行程序移植工作,并对样机性能进行优化,最终完成硬件和软件设计工作,实测指标满足设计要求,已在某通讯站试运行。其中主要的算法在FPGA中实现:首先对中频模拟信号进行滤波放大,FPGA控制AD直接进行中频欠采样,进入FPGA的高速数据流经过由频率估计模块、DDS模块、FIR滤波器模块、环路滤波器模块、混频器模块等组成的全数字锁相环后,由锁相环完成信号载频提取和相位同步。自动增益控制以及信号解调工作由DSP来实现。样机最初的功能实现并不困难,但是锁相环的提取能力却一直很难提高,强大的噪声信号造成锁相环锁定不稳定,时不时出现失锁现象,导致样机无法稳定工作。通过查阅相关文献资料,对最初的设计结构做了一些调整,其中包括环路滤波前的抽取比例的选取,FFT频率估计点数选取,以及环路滤波器参数的调整。有些工程问题建立数学模型去分析是非常困难的,实际工程中通过大量实验去寻找最优参数。