一种宽带卫星通信收发通道系统的制作方法

1.本实用新型涉及卫星通信技术领域，特别涉及一种宽带卫星通信收发通道系统。


背景技术：

2.卫星通信是地球上的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信，收发通道作为中继站的关键设备，将直接影响卫星通信技术的发展。卫星通信业务有固定卫星通信业务和移动卫星通信业务之分。目前主流应用技术，卫星固定通信业务使用c频段和ku频段，星移动通信业务使用l频段和s频段。
3.我国的卫星通信技术起步较晚，但发展迅猛，在固定卫星通信业务和移动卫星通信业务上均有不错的成果。我国自行研制的北斗全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。
4.随着无线电通信的快速发展，低频段可利用资源已接近极限，空间频谱资源日趋紧张，可用频段必将往ka甚至更高频率发展；随着移动互联时代的快速发展，超宽带、大容量是收发通道的必需要求。因此，为适应卫星通信技术的发展，亟需开发更高频段频谱资源，设计更宽通信带宽容量的中继设备，收发通道将起到关键性的作用。
5.目前主流的卫星通信技术分两大类。固定卫星通信采用的c频段和ku频段，列如中星系列、中卫；移动卫星通信采用的l频段和s频段，列如北斗卫星系列、天通系列。
6.对于c频段、l频段和s频段卫星通信，技术相对比较成熟，采用70mhz或140mhz中频，相对工作带宽为36mhz或者72mhz；随着大规模集成电路的发展，数字采样处理芯片的处理频率可以达到c频段，基于ku频段的卫星通信快速发展，采用l频段或c频段为中频，相对工作带宽为250mhz，最大300mhz，并兼容70mhz或140mhz中频的方式。
7.c频段、l频段和s频段容易和同频段的地面微波系统相互干扰；而ku频段频谱资源应用趋于饱和，不能满足应用的快速发展；在应用上，基于ku频段、c频段和s频段的收发，以及l频段的收，相对带宽均较窄，不适应快速发展的大数据实时传输；其采用的固定本振频点及工作频带的方式，不便于应用场景的适应性扩展。


技术实现要素：

8.为解决上述现有技术中所存在的问题，本实用新型提供一种宽带卫星通信收发通道系统，能够有效实现多频段复用，扩展更宽频段，适应不同频率范围应用。
9.为实现上述技术目的，本实用新型提供一种宽带卫星通信收发通道系统，包括：接收通道单元、发射通道单元和收发频综单元；
10.所述接收通道单元及所述发射通道单元分别与所述收发频综单元连接；
11.所述接收通道单元基于本振信号将k频段的卫星信号下变频为c频段的接收中频信号；
12.所述发射通道单元基于本振信号将c频段的基带中频信号上变频为k频段的发射信号；
13.所述收发频综单元用于为接收通道单元与发射通道单元变频提供本振信号。
14.可选的，所述接收通道单元包括依次连接的第一低噪声放大器、第一带通滤波器、第二低噪声放大器、第一低通滤波器、第一下变频混频器、第二带通滤波器、第三低噪声放大器、第一数字步进衰减器、第三带通滤波器、第四低噪声放大器、第二低通滤波器。
15.可选的，所述发射通道单元包括依次连接的第一双工器、第四带通滤波器、第二数字步进衰减器、第三低通滤波器，第一谐波混频器、第五带通滤波器、第五低噪声放大器、第四低通滤波器、第一功率放大器。
16.可选的，收发频综单元包括功分电路、第一锁相电路、第二锁相电路；其中所述功分电路用于生成频率信号，并对频率信号进行功分；所述第一锁相电路用于基于功分后的频率信号为所述接收通道单元提供本振信号；所述第二锁相电路基于功分后的频率信号为所述发射通道单元提供本振信号。
17.可选的，所述功分电路包括第一开关、第一恒温晶振、第一耦合器、第一比较器、第一功分器及第一检波器；其中所述第一开关分别与所述第一恒温晶振、第一耦合器、第一比较器及第一功分器连接；所述第一检波器与所述第一比较器连接，所述耦合器与所述接收通道单元连接。
18.可选的，所述第一锁相电路包括第一鉴相器、第一环路滤波器、第一压控振荡器、第二功分器、第五低通滤波器、第六低通滤波器、第一驱动放大器和第七低通滤波器；
19.所述第一鉴相器与所述第一功分器连接；所述第一鉴相器、第一环路滤波器、第一压控振荡器、第二功分器、第六低通滤波器、第一驱动放大器及第七低通滤波器依次连接；所述第一鉴相器与第二功分器通过所述第五低通滤波器连接；所述第七低通滤波器与所述接收通道单元连接以提供本振信号。
20.可选的，所述第二锁相电路包括第二鉴相器、第二环路滤波器、第二压控振荡器、第三功分器、第八低通滤波器及第九低通滤波器；
21.所述第二鉴相器、第二环路滤波器、第二压控振荡器、第三功分器、第九低通滤波器依次连接；所述第二鉴相器与所述第三功分器通过第八低通滤波器连接；所述第九低通滤波器与所述发射通道单元连接以提供本振信号。
22.本实用新型实施例提出的卫星通信收发通道，上行(发射)工作频段采用c频段(3.8ghz
±
250mhz)到ka频段(27.5～30ghz)，下行(接收)工作频率采用k频段(17.5～20ghz)到c频段(4.4ghz
±
250mhz)，工作频段频谱资源丰富，受地面微波系统干扰小，应用前景广阔；相较与传统的c频段、l频段和s频段，能提供更高宽带宽，更低的延时特性，能获得更大容量的数据传输；提供的可变本振频率，可实现多频段复用，扩展更宽频段，适应不同频率范围应用。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型实施例提供的系统整体结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例提供的系统具体结构示意图；
26.图3为本实用新型实施例提供的接收通道单元结构示意图；
27.图4为本实用新型实施例提供的发射通道单元结构示意图；
28.图5为本实用新型实施例提供的收发频综单元结构示意图。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.如图1-2所示，本实用新型所提供的一种宽带卫星通信收发通道系统，包括一个接收通道单元、一个发射通道单元和一个收发频综单元；
31.接收通道单元，其用于将17.5～20ghz卫星信号下变频到4.4ghz
±
250mhz中频信号，同时进行信号滤波、放大和幅度增益调理。
32.发射通道单元，其用于将3.8ghz
±
250mhz的基带中频信号上变频到27.5～30ghz发射信号，同时进行信号的滤波、放大和幅度增益调理。
33.收发频综单元，其具备10mhz内外部参考时钟的自适应开关切换；并通过两个独立的锁相环电路，分别提供接收通道单元和发射通道单元变频所需本振信号。
34.本技术实施例提出的接收通道单元具体结构请参考图3，包括：第一低噪声放大器、第一带通滤波器、第二低噪声放大器、第一低通滤波器、第一下变频混频器、第二带通滤波器、第三低噪声放大器、第一数字步进衰减器、第三带通滤波器、第四低噪声放大器、第二低通滤波器。
35.接收通道单元第一低噪声放大器和第二低噪声放大器将接收到的微弱卫星信号进行放大。第一带通滤波器和第一低通滤波器的功能是滤除工作频带以外的干扰信号、镜频信号以及工作信号的谐波信号。第一下变频混频器将卫星下发的k频段(17.5～20ghz)信号进行变频得到c频段(4.4ghz
±
250mhz)的中频信号。第二带通滤波器、第三带通滤波器和第二低通滤波器在c频段滤除工作频带以外的干扰信号以及改善c频段工作信号的谐波信号。第三低噪声放大器和第四低噪声放大器的功能是将变频之后c频段有用信号进行放大。第一数字步进衰减器的功能是调理c频段中频信号的幅度，使变频后的中频信号满足基带采样的幅度要求。
36.本技术实施例提出的发射通道单元具体结构请参考图4，包括：发射通道单元包括第一双工器、第四带通滤波器、第二数字步进衰减器、第三低通滤波器，第一谐波混频器、第五带通滤波器、第五低噪声放大器、第四低通滤波器、第一功率放大器。
37.发射通道单元第一双工器的功能是将上变频的中频信号和参考信号进行分离提取，10mhz参考信号供收发本振单元，中频信号进行后续变频放大。第四带通滤波器和第三低通滤波器滤除中频工作频带以外的干扰信号以及c频段中频信号的谐波信号。第二数字步进衰减器的功能是调理c频段中频信号的幅度，使最终发射输出信号幅度满足要求。第一谐波混频器将基带单元发射的c频段中频信号上变频为ka频段发射信号。第五带通滤波器和第四低通滤波器滤除ka工作频段以外的的干扰信号以及改善ka频段发射信号的谐波。第
五低噪声放大器的功能是将ka频段发射信号进行放大。第一功率放大器将ka频段发射信号进行功率推放，对外输出。
38.本技术实施例提出的收发频综单元包括功分电路、第一锁相电路和第二锁相电路，请参考图5。功分电路包括第一恒温晶振以及与之并列的第一耦合器、第一检波器、第一比较器、第一开关、第一功分器；第一锁相电路包括第一鉴相器、第一环路滤波器、第一压控振荡器、第二功分器、第五低通滤波器、第六低通滤波器、第一驱动放大器和第七低通滤波器；第二锁相电路包括第二鉴相器、第二环路滤波器、第二压控振荡器、第三功分器、第八低通滤波器及第九低通滤波器。
39.在收发频综单元的功分电路中，第一恒温晶振的功能是提供内部10mhz参考信号；第一耦合器是将外部输出的10mhz参考信号进行输入和耦合输出；第一检波器的功能是将耦合的10mhz参考信号幅度进行信号幅度检波输出；第一比较器是将检波信号幅度进行比较判断；第一开关接收第一比较器的判断结果，对内外部10mhz参考时钟信号进行切换；第一功分器是将10mhz参考信号进行两路功分。
40.在收发频综单元的第一锁相电路中，第一鉴相器的功能是将10mhz参考信号与反馈信号进行锁定鉴相；第一环路滤波器滤除环路带宽以外的干扰信号；第一压控振荡器的功能是根据鉴相器的压控电压输出对应频率信号；第二功分器将压控振荡器的输出频率功分为两路信号；第五低通滤波器的功能是将压控振荡器输出信号滤除谐波之后给鉴相器作反馈信号；收发频综第六低通滤波器和第七低通滤波器滤除输出本振信号的干扰信号，并改善本振谐波信号；第一驱动放大器将有用信号进行功率放大来驱动混频器。
41.在收发频综单元的第二锁相电路中，第二鉴相器的功能是将10mhz参考信号与反馈信号进行锁定鉴相；第二环路滤波器的功能是滤除环路带宽以外的干扰信号；第二压控振荡器根据鉴相器的压控电压输出对应频率信号；第三功分器将压控振荡器的输出频率功分为两路信号；第八低通滤波器将压控振荡器输出信号滤除谐波之后给鉴相器作反馈信号；第九低通滤波器滤除输出本振信号的干扰信号，并改善谐波信号。
42.本实用新型实施例提出的卫星通信收发通道，上行(发射)工作频段采用c频段(3.8ghz
±
250mhz)到ka频段(27.5～30ghz)，下行(接收)工作频率采用k频段(17.5～20ghz)到c频段(4.4ghz
±
250mhz)；采用高中频(c频段)结构，能提供更高宽带宽，更低的延时特性，能获得更大容量的数据传输；采用的可变本振频率，实现多频段复用，可扩展更宽频段，适应不同频率范围应用。本实用新型考虑到ka频段频谱资源较丰富，相对地面微波系统频率的干扰小；开发ka-c频段收发通道；扩展工作带宽为2500mhz，实时工作带宽为500mhz，可实现更大容量的数据通信；本振频点可变，可实现工作频段的扩展。本实用新型上述所采用的设备均为现有设备，其现有设备均能实现上述常规功能，同时本实用新型上述连接均采用现有电线及信号线连接，不需要进行过多赘述，本实用新型保护该系统整体结构。
43.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。