微型射频通信电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及微型射频通信电路，属于航空电子信息领域。
【背景技术】
[0002]小卫星编队飞行是目前国内外研究的一块崭新的领域，多颗小卫星编队飞行，共同执行空间任务，来完成单颗大卫星完成的任务，可以大大地提高系统的抗干扰性能和抗摧毁能力。但这同时对微小卫星星地通信系统和星间通信系统的重量、体积、功能密度、功耗等指标也提出了新的要求。现有卫星星地及星间通信系统存在体积大、重量重、功耗大、功能密度低的问题，现在，在通常的卫星设计中，星地通信设备主要为测控应答机，通常功耗不低于20W，重量不小于6Kg ;星间通信设备主要为体积、重量巨大的转发器，通常占用一个整舱，重量超过lOOKg，功耗可达上百瓦，不适合作为小卫星的通信载荷。
【发明内容】
[0003]本申请目的是为了解决现有卫星星地及星间通信系统存在体积大、重量重、功耗大、功能密度低的问题，提供了一种微型射频通信电路。
[0004]本申请所述微型射频通信电路，它包括CAN控制器接口电路、处理器、D/A转换电路、A/D转换电路、射频发射电路、射频接收电路、功放器、低噪声放大器和环形器，
CAN控制器接口电路的输入输出端与处理器的输入输出端相连，处理器的输出端与D/A转换电路的数字信号输入端相连，D/A转换电路的模拟信号输出端与射频发射电路的输入端相连，射频发射电路的输出端与功放器的输入端相连，功放器的输出端与环形器的输入端相连；
环形器通过天线接收信号，环形器的输出端与低噪声放大器的输入端相连，低噪声放大器的输出端与射频接收电路的输入端相连，射频接收电路的输出端与A/D转换电路的模拟信号输入端相连，A/D转换电路的数字信号输出端与处理器的输入端相连。
[0005]本申请的优点:采用了 RFIC技术，将星地通信功能、星间通信功能等功能集成于一体；具有小型化的特点，且功耗小、高功能密度，能满足微型航天器分布式空间应用的需求。
【附图说明】
[0006]图1是本申请所述微型射频通信电路的结构示意图；
图2是本申请所述微型射频通信电路在星上系统中与其它组件的连接结构示意图。
【具体实施方式】
[0007]【具体实施方式】一:下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述微型射频通信电路，它包括CAN控制器接口电路1、处理器2、D/A转换电路3、A/D转换电路4、射频发射电路5、射频接收电路6、功放器7、低噪声放大器8和环形器9， CAN控制器接口电路I的输入输出端与处理器2的输入输出端相连，处理器2的输出端与D/A转换电路3的数字信号输入端相连，D/A转换电路3的模拟信号输出端与射频发射电路5的输入端相连，射频发射电路5的输出端与功放器7的输入端相连，功放器7的输出端与环形器9的输入端相连；
环形器9通过天线接收信号，环形器9的输出端与低噪声放大器8的输入端相连，低噪声放大器8的输出端与射频接收电路6的输入端相连，射频接收电路6的输出端与A/D转换电路4的模拟信号输入端相连，A/D转换电路4的数字信号输出端与处理器2的输入端相连。
[0008]射频发射电路5和射频接收电路6的核心器件采用nRF2401射频芯片。
[0009]本实施方式所述微型射频通信电路具有重量小，体积小，高功能密度，能够适应编队飞行环境的特性，利用RFIC技术，集微型航天器星间通信和星地通信功能于一体的高功能密度通用核心模块，具有标准化的CAN总线对外接口，可以快速灵活地适配不同有效载荷，实现面向飞行任务的柔性化集成；具有批量化生产的优势，可以实现微型航天器研制的低成本和短周期；具有高效的星间通信功能，基于“微型射频通信模块”集成的多颗微型航天器，可以灵活地实现分布式空间应用，极大地增强了传统星载电子系统的通信能力和功能密度。
[0010]编队飞行过程中，卫星间距离在几十米至几十千米不等，对低轨卫星，星地通信距离约2000Km，可以采用体积较小的螺旋赋性天线作为射频单元的天线，对地通信时，当卫星姿态保持不变，星地距离较远时增益较大，较近时增益较小，保证了星地通信的链路。
[0011]环行器9及前端电路主要包括功放器7 (PA)和低噪声放大器8 (LNA)，主要用于信号隔离及接收、发送信号的放大。环行器9主要用于收、发信号的隔离及半双工工作，隔离度在25dB以上，插损为0.3dB，可以保证在发射端工作时，接收端不会出现饱和甚至对低噪放造成损害的现象，并且无须增加信号的切换开关控制，另外利用PA的开关控制信号对收发进行开关控制，确保两者分时工作，从而在物理上增加了模块正常工作的可靠性与抗干扰性。
[0012]由于射频接收电路6对信号强度的要求比较高，而卫星的通信信号又比较弱，故在前端增加了 LNA电路。LNA的增益在27dB以上，噪声系数为0.6dB，接收信号经LNA放大后，送到后级进行隔离放大，最后到射频接收电路6进行信号处理。
[0013]处理器2通过CAN控制器接口电路I实现与星地通信、与星间通信、与标准化接口连接。
[0014]【具体实施方式】二:本实施方式对实施方式一作进一步说明，处理器2采用 C8051F040型号单片机。
[0015]处理器2采用C8051F040型号单片机。相比传统的单片机，C8051不仅在速度上有了大幅度的提高，在功耗上也得到进一步降低；并且C8051F040采用了贴片封装，占用较小的面积，并且具有众多的I/O接口，对外扩展方便；此外，温度要求对于航天器尤为重要，航天器对日时，温度上升很快，运行至地球阴影区时，温度下降很快，而C8051F040在-40°C?+85°C下正常工作；同时，C8051F040处理器搭载试验卫星三号进行了在轨测试，在轨工作期间性能良好。针对以上分析，选择了 C8051F040的处理器作为无线网络卫星平台的处理器1，其功耗小；温度范围达标；具有先进的贴片封装方式；64路可编程I/O;可控制内部/外部时钟以优化功耗。该处理器还具备多种配套的开发工具同时货源也是充足的。
[0016]由于射频发射电路5提供的信号功率比较小，而卫星的通信信号又要求比较大的发射功率，故在后端增加了 PA电路。PA的增益在30dB以上，输出功率为1W，最终送到环行器9，通过环行器9发送至天线辐射出去。
【主权项】
1.微型射频通信电路，其特征在于，它包括CAN控制器接口电路(1)、处理器(2)、D/A转换电路(3)、Α/D转换电路(4)、射频发射电路(5)、射频接收电路(6)、功放器(7)、低噪声放大器(8)和环形器(9)，CAN控制器接口电路(I)的输入输出端与处理器(2)的输入输出端相连，处理器(2)的输出端与D/Α转换电路(3)的数字信号输入端相连，D/Α转换电路(3)的模拟信号输出端与射频发射电路(5)的输入端相连，射频发射电路(5)的输出端与功放器(7)的输入端相连，功放器(7)的输出端与环形器(9)的输入端相连；环形器(9)通过天线接收信号，环形器(9)的输出端与低噪声放大器(8)的输入端相连，低噪声放大器(8)的输出端与射频接收电路￠)的输入端相连，射频接收电路￠)的输出端与Α/D转换电路(4)的模拟信号输入端相连，Α/D转换电路(4)的数字信号输出端与处理器(2)的输入端相连。
【专利摘要】微型射频通信电路，属于航空电子信息领域，本申请为解决现有卫星星地及星间通信系统存在体积大、重量重、功耗大、功能密度低的问题。本申请技术方案：CAN控制器接口电路的输入输出端与处理器的输入输出端相连，处理器输出端与D/A转换电路数字信号输入端相连，D/A转换电路模拟信号输出端与射频发射电路输入端相连，射频发射电路输出端与功放器输入端相连，功放器输出端与环形器输入端相连；环形器通过天线接收信号，环形器输出端与低噪声放大器输入端相连，低噪声放大器输出端与射频接收电路输入端相连，射频接收电路输出端与A/D转换电路模拟信号输入端相连，A/D转换电路的数字信号输出端与处理器的输入端相连。
【IPC分类】H04B1/40
【公开号】CN105049075
【申请号】CN201510458850
【发明人】谢玉翠
【申请人】谢玉翠
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月30日