专利名称:卫星通信系统中的接收装置的制作方法
本发明的一般与接收卫星通信系统发来信息接收装置有关，特殊地说，本发明涉及到一个卫星通信系统中这样的一台接收装置，这台接收装置即使在最不利的天气条件下也能至少保证有一最低量的数据传输。
近年来，用卫星通信系统来传输信息由于速度高和距离远已经很普遍了。用这种卫星信息系统把视频信号、音频信号、数据信号等信息传输到世界各地的接收站是很有利的。
在卫星通信系统中，信息被转变成电磁信号，然后从发射站发射到一颗人造卫星。这种电磁信号是被调制在予先定好的频率上，并经放大以便接收。然后这个信号再由人造卫星发射或分配至各个接收站。在卫星通信系统中采用的电磁信号是微波频段中的亚毫米波。一个频率极高的信号由于波长极短有相当一部分要被雾、雨或其它吸收。因此，在通常的卫星通信系统中，信燥比常因大雨和其它坏天气而降低。在最坏的情况下，发射信号可能完全消失在燥声之中。
本发明打算使接收装置适用于双模式的数据传输系统。
本发明的一个目的是提供一种可能用于双模式卫星通信系统的接收装置，它能认出目前的传输模式，从而能选出它的接收模式。
本发明的另一目的是提供一种接收装置，它在双传输模式卫星通信系统中即使在信燥比相当低的时候仍能区别出何种传输模式。
在通常的技术中，曾经有过许多不同的尝试想去解决这个问题。另有一种方法是，曾试过用可变模式的数据传输。在可变模式数据传输中，数据可以用正常模式或另一种模式传输，正常模式是在相当好的天气条件下使用，这种模式下面将称为“晴空模式”，另一种模式是它受大气条件的影响比较少，因而至少能保证有个最小的数据传输，这种模式以下将称为“救援模式”。。
在这种可变模式数据传输系统中，需要使接收站能认出目前的传输模式，从而去转换接收机的模式。
为了达到上述和其它目的，依据本发明，在卫星通信系统的接收装置中，除了有一检测同步信号的检测器外，还有一检测付载波频率的检测器。当检测到同步信号或付载波二者之中任一个时，接收装置就工作在晴空模式。反之，当同步信号或付载波都没有检测到时，接收机便转换到救援模式。
依据本发明的一个方面，卫星通信系统的接收装置包括通过人造卫星发射这两种传输模式中任一种模式数据的卫星通信系统中的一种接收装置，在第一种传输模式中，一个视频信号和一个被音频以及(或者)数据信号调制的付载波信号都以FM调制信号的方式被发射出去，而在第二种传输模式中，只发射FM调制的音频以及(或者)数据信号;这个接收机的特征是包括把发射的FM调制信号解调成音频以及(或者)数据信号的解调装置，第一装置用在第一模式中恢复音频以及(或者)数据信号，第二种装置用在第二模式中恢复音频以及(或者)数据信号，再有随同第一和第二装置的转换装置，用来有选择地给出第一和第二装置输出中的一个输出，以及一个用来检测第一模式的检测器装置，当从卫星检测到第一数据传输模式时，这个检测器产生一个检测信号使转换装置发生动作以给出第一装置的输出。
根据上述的发明，在接收装置中提供了同步信号检测器以及(或者)付载波检测器，以保证在双模式传输系统中能选出两种传输模式中之一的接收机模式。在晴空模式中接收到的是一个视频信号和一个被音频以及(或者)数据信号所四相PSK调制的付载波。而在救援模式中，接收到的是FM调制的音频以及(或者)数据信号。晴空模式和救援模式之间的转换控制，是根据能否检测到付载波以及(或者)包括在视频信号中的同步信号。这样就能使接收装置在晴空模式和救援模式两者之中转换接收模式。
附图的简单说明从下面的详细说明和所介绍具体装置的附图，可以完全理解这件发明，然而，不能把这些附图看成本发明仅限于这些特殊的具体装置，它们仅作解释和理解用的。在附图中图1是接收装置总安排的方框图，对它可以用上本发明的接收模式选择的具体装置;
图2是在本发明接收装置的第一具体装置中进行模式选择接收装置的主要部分;
图3A和3B各说明在晴空模式和救援模式中频率与响应的关系;
图4是救援模式中发射信号的数据结构;
图5说明四相的PSK调制;
图6是晴空模式和救援模式的灵敏度曲线;
图7是本发明接收装置第二具体装置的主要部分。
为了帮助更好地理解本发明的具体接收装置，在讨论本发明装置以前，下面先简述一下双模式卫星通信系统的一般概念和动作。
在双模式卫星通信系统中，发射模式是被选成晴空模式或救援模式，在晴空模式中，图象信号、音频信号和数据信号都发送到接收装置，而在救援模式中，只发送音频信号和数据信号。从图3A及3B可以看到，在晴空模式中，发射的是图象信号F1和四相PSK调制的音频和数据信号F2。而在救援模式中，发射的是2MHZ频段上的音频信号和数据信号F3。
详细地说，晴空模式中发射的图象信号F1是最高调制频率约为4.5MHZ的彩色电视信号。音频信号是两路脉冲编码调制信号，每路16码位信息，音频信号的采样频率fs是48KHZ。这种脉冲编码调制音频信号是用辅助的字母数字的数据加以扩大，后者在下面将称之为“数据”或“辅助数据”。音频信号数据中的辅助数据按图4方式进行编码。例如，辅助数据包可能是24位。救援模式的数据信号也包括同步码位和7位校验码。
音频和辅助数据信号是被四相PSK调制在5.727MHZ付载波上。进行四相PSK调制时，要把数据分成许多块，每块2位数据。然后以载波相移的两个三角项编码成四种可能的二进制排列，如图5所示。实际上，当数据值是(11)时，正弦波信号相位可能是(sinθ+cosθ)，当数据值是(10)时，正弦波信号的信号相位是(cosθ-sinθ)，当数据值是(01)时，正弦波信号的信号相位是(sinθ-cosθ)，以及当数据值是(00)时，信号相位是(-sinθ-cosθ)。
在救援模式中，不进行四相PSK调制。为了传输只对音频和数据信号F2作简单的FM调制。
当卫星以晴空模式传输时，复合的图象信号F1和四相PSK调制的音频和数据信号F2均被FM调制。发射站把复合的FM调制信号变频到例如14GHZ，然后发射至人造卫星。另一方面，以救援模式传输时，FM调制的音频和数据信号被频率变换到14GHZ，并发射到人造卫星。
卫星收到发射的14GHZ信号后，即把信号变成12GHZ信号。卫星通过一个放大器转发这12GHZ信号至接收站，并把发射信号放大到足以使接收站能直接接收这发射的信号。
在救援模式中，因为只发射音频信号数据和辅助数据，所以所需的功率比晴空模式时要小，而在晴空模式时，传输图象数据也需要电功率。此外，救援模式的传输频带比晴空模式的要窄。结果由FM调制引起的三角噪声将被抑制。因此如图6所示，即使在信噪比比较低的情况下，音频信号数据和辅助数据传输的误码率可以减小。在图6中，水平轴代表接收信号的信噪比，垂直轴代表误码率。标有三角的曲线表示晴空模式时的误码率，标有园圈的曲线代表救援模式时的误码率。由图6看出，由于救援模式时的误码率大大低于晴空模式时的误码率，所以即使在坏天气条件下救援模式还能用作传输信息，此时若用晴空模式来传输数据，将是困难或不可能的。
现在参看附图，特别是图1及图2，卫星信息接收系统包括一个天线1，后者又包括主反射器、辅助反射器和电磁喇叭口，天线1的电磁喇叭口与园极化波变换器2相接。
园极化波变换器有一介质放在园波导内与平面极化波的极化面倾斜成45度角。园极化波变换器2接收由人造卫星(未画)发射来的园极化波并把收到的园极化波变换成平面极化波。园极化波变换器2通过矩形波导、同轴电缆和一变换器(未画)接至极高频率放大器3。极高频率放大器3又把放大后的输出接至混频器4。
第一本地振荡器5输出一个本地频率信号至混频器4。混频器4输出第一频信号，后者由第一本地频率信号与从极高频率放大器3来的平面极化信号混频得出。混频器4又把第一中频信号供至第一中频放大器6。
实际上，天线1、园极化波变换器2、极高频率放大器3、混频器4，第一本地振荡器5以及第一中频放大器6都安装在接收站室外。”第一中频放大器6通过同轴电缆7接至另一个第一中频放大器8，后者包括在室内设备内。第一中频放大器8的输出接至可变带通滤波器9。可变带通滤波器9设计得能选择所需的窄频带至混频器10。混频器10还接有第二本地振荡器11并接受其本地频率信号。混频器10把经过可变带通滤波器9的信号与第二本地振荡器11来的本地频率信号进行混频，产生出第二中频信号。混频器10把第二中频信号送至第二中频带通滤波器12，然后送至第二中频放大器13和限幅器14。限幅器14的输出接至FM解调器15。FM解调器包括一个锁相环(PLL)解调器，根据传输模式，环路滤波器的特性是可调整的。FM解调器15的FM解调输出通过输出端16送出。
图2表示本发明模式选择电路的第一具体装置。输入端21接至图1的输出端16，并接至低通滤波器22和24以及带通滤波器23。低通滤波器22的截止频率例如为4.5MHZ，它被设计得能使晴空模式发射的图象信号F1通过。带通滤波器23设计得让中心约在5.727MHZ的频带通过，亦就是让四相PSK调制的音频信号和数据信号F2通过。低通滤波器24的截止频率例如为2MHZ，它让救援模式发射的音频信号和数据信号F3通过。
低通滤波器22被接至同步信号分离电路25和缓冲放大器33。缓冲放大器33的输出送至开关电路37。同步信号分离电路25的输出通过噪声抑制积分电路26接至缓冲放大器27。缓冲放大器27的输出接至“或非”门28的一个输入端。
带通滤波器23的输出接至码位时标再生电路39、解调电路38和峰值检测器29，后者的输出通过放大器30接至比较器31的非反相输入端。比较器31的另一输入端(反相端)接至参考电压源32而接受参考电压。比较器31的输出接至“或非”门28的另一输入端。“或非”门28的输出接至开关电路37的控制端。开关电路37有一活动件37B，后者活动在固定端37A和37C之间，37A端接缓冲放大器33而37C端接地。“或非”门28的输出又接至开关电路41的控制端，后者有活动件41B，它也在两个固定端41A和41C之间起开关作用，41A端接锁存电路40，而锁存电路40与解调电路38相联，41C端接锁存电路43。锁存电路43的输入接低通滤波器24。
锁存电路40还与码位时标再生电路39相接。同样，锁存电路43的输入也接受码位时标再生电路42来的输出。码位时标再生电路39和42被设计得各能接受通过带通滤波器23和低通滤波器24的音频和数据信号F2和F3，对编码的码位进行计数并送信号至相应的锁存电路40和43使信号信息进行采样和保持。
模式指示器44的输入端也与“或非”门28相接，根据“或非”门28的输出电平，可指出接收装置目前工作在何种模式。此外，虽然图中没有清楚表明，“或非”门28的输出也接至FM调解器15，作为锁相环路滤波器的开关信号。
以上说过，卫星只在晴空模式才向接收装置发射图象信号。因此，只有在晴空模式传输数据时才有同步信号被同步信号分离电路25分离出来。在晴空模式下进行信息传输时，“或非”门28的一个输入端上的输入电平，由于同步信号分离电路25的“高”电平输出，亦将变“高”。同时，以晴空模式传输时，付载波被音频信号所四相PPSK调制。另一方面，以救援模式传输时，只有音频信号和数据信号被FM调制并发射。因此，只有晴空模式，付载波的振幅将提升峰值检测器29的输出。从参考信号源32来的参考信号被选成小于付载波时缓冲放大器30的输出，而大于没有付载波时缓冲放大器30的输出。结果，比较器31的输出只当晴空模式时变为“高”电平。
“或非”门的输出正常保持“高”电平，但当它的一个或两个输入端为“高”电平时，“或非”门的输出变成“低”电平。这就是说，当同步信号分离电路25的输出以及(或者)比较器的输出是“高”电平时，“或非”门28的输出变成“低”电平，从而认出是晴空模式数据传输。
开关电路37的活动件37B通常保持与固定端37C接触，使输出端46与低通滤波器22断开。活动件37B能对“或非”门228的“低”电平作出反应，此时转而与固定端37A接触，于是把低通滤波器22接至输出端46。在此情况下，视频信号就经低通滤波器22流到输出端46。
“或非”门28的输出保持在“高”电平时，模式指示器44指出此时为救援模式数据传输。“或非”门28的输出为“低”电平时，模式指示器44指出为晴空模式。实际上，模式指示器44是以开关方式指出数据传输的模式。例如，“或非”门28的输出保持为“高”，模式指示器44可保持在“开”，而当“或非”门28的输出变为“低”时，模式指示器就变为“关”。
同样，开关电路41的活动件41B平常保持在锁存电路43与信号处理电路45相联的位置，信号处理电路45进行其本身的信号处理操作，例如纠错等等。开关电路41对从“或非”门28来的“低”电平输入作出反应，使活动件41B转而与固定端41A接触，结果把锁存电路40接至信号处理电路45。
因此，用晴空模式进行传输时，视频信号F1经过低通滤波器22再经放大器33放大，然后经过开关电路37送至输出端46，此时活动体37B是与固定端37A相接的。同时，以四相PSK调制信号方式传输的音频信号和数据信号F2经过带通滤波器23。音频信号和数据信号F2被送到解调器28和码位时标再生器39。码位时标再生器39也把它的输出送至解调器38。解调器38进行四相PSK解调，并把输出送至锁存电路40。锁存电路40与码位时标再生器39相联，接受码位时标信号。锁存电路40保持住这脉冲编码调制的音频数据和辅助数据，并经过开关电路41把输出送至信号处理电路45，此时活动件41B是与固定端41A接触的。
虽然图中没有清楚表明，脉冲编码调制的音频数据和辅助数据它们本身是分开的。把辅助数据分离后，再把脉冲编码调制的音频数据转变成模拟音频信号，这样就重新产生出音频。
以救援模式进行数据传输时，“或非”门28的输出保持在“高”电平。因此，以上说过，开关电路37断开低通滤波器22与输出端46的联接。另一方面，开关电路41的活动件41B与固定端41接触，把锁存电路43接向信号处理电路45。锁存电路43又与低通滤波器24相联。码位时标再生电路42也与低通滤波器24相联，并把码位时标送至锁存电路43，此时低通滤波器24正在接受FM调制的音频和数据信号。和以上一样，脉冲编码调制的音频数据和辅助数据都被锁存电路43保持下来并在以后输出。在此情况下，因为开关电路41已对“或非”门28的“高”电平输出作出反应，使其活动件41B与固定端41C接触，锁定电路43的输出就送入到信号处理电路45，且通过输出端47输出。
图7表示本发明接收装置的第二种具体装置。在接收装置的第二种具体装置中，凡上述第一种装置中已经揭露过的元件以及基本上以相同方式工作的元件都标以相同的标号。在这具体装置中，天线在调整操作时，接收装置能保持在晴空模式下工作，天线的调整操作就是调整接收机天线的指向并找出一个使灵敏度达到最高的最佳天线位置。
参看图7，缓冲放大器27和“或非”门28之间插入了一个二极管30a，二极管30a的阴极与二极管30b和30c的阴极都接在一起。二极管30a、30b和30c连在一起的阴极都接到“或非”门28的一个输入端。二极管30a、30b和30c的功能如同一个“或”门。
端点32收到天线调整操作指令，这指令是按本身已知的定时和通常的方式产生和发送的。在天线调整操作时，图1的天线1被驱动得改变方向，以便找到一个有最佳灵敏度的最佳方向。在天线调整它的方向时，天线调整操作指令是“高”电平，此时天线扫过各个方向并监视发射信号的电平。天线1处的输入信号电平都被显示在监示屏幕上，例如以线条图方式显示在CRT屏幕上(图中未画)。由于天线调整操作模式的指令是“高”电平，二极管30b阳极处的输入变为“高”电平。因此，“或非”门28的输入是“高”电平，但“或非”门28的输出变为“低”电平。
二极管30c的阳极通过电阻器34和反相器36与功率源端点+B相接。功率源端点+B又经过电阻器34和电容器35接地。电阻器34和电容器35的接点接到反相器36的输入端。当功率源接入后，电容器35开始充电到一予定的电位。在电容器35的电位低于予定电位期间，反相器36输入端处的输入电平仍保持“低”电平。于是，加至二极管30c阳极上的反相器36的输出保持为“高”电平。因此，二极管30c送“高”电平输出至“或非”门28，使后者的输出成为“低”电平。实际上，电容器35的时间常数可以调整，一般约为2或3秒。
由此看出，在本发明接收装置的第二种具体装置中，当天线为调整操作模式时以及在由电容35的时间常数决定的一段予定时间内，接收装置都是以晴空模式工作。这样可以防止由于极低的起始功率电平而错误地选取救援模式，极低的功率电平也对同步信号分离电路25和峰值检测器29产生不利的影响。
根据这件发明，晴空模式和救援模式的选择可以不受不利的信噪比之影响而准确地进行。此外，卫星传输采用了双模式，即晴空模式和救援模式，即使在天气条件非常不利的情况下，也能保证有一最低量的数据传输。
为了完全披露这条发明，虽然以上揭露了这件发明的几个特定的具体装置，但不能误认为这件发明就限于这几个具体装置。应该把上述具体装置的其它可能装置和修改都考虑在本发明权利要求
的范围内。
权利要求
1.一种经过人造卫星以两种传输模式中任一模式发射信息的卫星通信系统中用的接收机装置，在第一种模式中，包括同步信号的视频信号和被音频以及(或者)数据信号所调制的付载波信号均以FM调制信号的形式发射出去，而在第二种模式中，只发射FM调制的音频以及(或者)数据信号，其特征包括用于解调发射的FM调制信号的解调装置；用于在所说第一模式中得出所说发射的音频以及(或者)数据信号的第一装置；用于在所说第二模式中得出所说发射的音频以及(或者)所说数据信号的第二装置；随同所说第一及第二装置的开关装置，用来有选择地得出所说第一及第二装置中的一个输出；以及用来检测所说第一模式的检测装置，当所说的检测装置检测到由所说卫星来的所说第一种数据传输模式时，它能产生一个检测信号，使所说的开关装置发生动作，得出所说第一装置的输出。
2.权项1中所述的接收装置，其特征包括所说的检测装置能在在所说视频信号中检测所说的同步信号。
3.权项1中所述的接收装置，其特征包括所说检测装置能检测所说的付载波信号。
4.权项1中所述的接收装置，其特征包括所说检测装置能在所说第一模式中检测所说视频信号中的所说同步信号和所说付载波信号。
5.权项1中所述的接收装置，其特征包括所说开关装置能根据一个指令信号给出所说第一装置的输出，这个指令信号命令天线调整到所说第一模式最高灵敏度的方向上去。
6.权项1中所述的接收装置，其特征包括所说的开关装置能响应电源的加上而使所说第一装置产生动作。
7.权项6中所述的接收装置，其特征包括不管所说卫星通信系统的传输模式是何种，在电源加上之后一段给定时间内，所说的开关装置总给出所说第一装置的输出。
专利摘要
一以两种模式中任一模式传输的卫星通信系统的接收装置，可探测目前的传输模式，并依此来调整其信号处理和输出级。这种传输可参考编码的信息或所接收电磁传输的电磁媒介本身确认出来。在一模式中所发射的只是以FM调制形式的音频信号和有关信息，而在另一模式中包括一个视频图像信号，同时还有被音频和/或数据信号调制的副载波信号。为判定传输模式，接收系统需检验进入传输的只是副载波信号还是视频同步信号。刚接电源时，接收机被强迫置在一预定模式下，以避免假的模式选择错误。
文档编号H04B7/00GK85103575SQ85103575
公开日1986年11月5日 申请日期1985年5月8日
发明者管野正喜, 秀岛泰博, 鹤丸忍, 金山郁夫 申请人:索尼公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan