一种大功率移动广播geo卫星装置及传输方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大功率(1500W以上)移动广播GEO卫星装置及传输方法，属于微波电路技术领域。
【背景技术】
[0002]传统的移动广播GEO卫星装置及方法在同等增益下服务覆盖范围有限:虽然近年发射卫星的天线口径均达到10米左右，并能够在现有技术水平下提供足够的天线增益，但覆盖区范围与中国卫星移动广播业务的需求尚有差距；由于天线馈源阵随频率下降而增大，近年发射的卫星均工作在S频段，如在其它频段发展移动广播业务(如更低的L频段)，增大的馈源阵将对卫星结构布局提出更高要求，因此增大馈源阵规模以增加覆盖区域难度更大。
[0003]功率合成模块设计存在瓶颈:公开资料能够查到的现有移动广播卫星功率合成均采用电缆连接的多级合成方式，插入损耗高，热耗高，保证幅相一致性难度大且设计复杂，导致合成效率低；功率合成模块与多通道的输出多工器分开设计更增加了损耗和设计难度；在上述高效率一体化功率合成基础上天线功率分配网络有待优化，设计能够适应大功率能力的更高效功分网络。
[0004]返向传输能力缺失限制了业务拓展^EutelSat 1A夕卜，其它卫星只有前向下行广播链路，没有返向链路，不利于未来卫星业务向多样化发展。
【发明内容】
[0005]本发明解决的技术问题为:在目前移动广播GEO卫星装置的基础上进行改进，克服现有技术覆盖范围、功率合成、返向传输等能力的不足，提供一种保证天线增益条件下扩大覆盖范围、采用空间功率合成并与输出多工器一体化设计、并增加返向传输通道的GEO卫星装置和方法。
[0006]本发明解决的技术方案为:一种大功率移动广播GEO卫星装置，包括:卫星平台
(I)和载荷，载荷包括天线分系统、转发器分系统；
[0007]天线分系统包括前向下行天线、返向上行天线(5)和馈电天线(6);其中前向下行天线包括天线功分模块(2)、前向下行天线馈源阵(3)、前向下行天线反射面(4);
[0008]转发器分系统包括前向转发器和返向转发器(9)，前向转发器包括小信号处理模块⑵和功率合成模块⑶；
[0009]小信号处理模块(7)包括接收机(71)、下变频器(72)、输入多工器(73)、第一小信号功分网络(74)、第二小信号功分网络(75)、第一功率放大器组(76)、第二功率放大器组
(77);
[0010]功率合成模块(8)包括第一空间功率合成器(81)、第二空间功率合成器(82)、第一通道滤波器(83)、第二通道滤波器(84)、输出多工器(85);
[0011]天线功分模块(2)包括前级功分器(21)和后级功分器(22);后级功分器(22)包括两级同轴功分模块，分别是第一级同轴功分模块、第二级同轴功分模块；
[0012]返向转发器(9)包括低噪声放大模块(91)、输入滤波模块(92)、合路器(93)、上变频器(94)、功率放大模块(95)、输出滤波模块(96);
[0013]前向传输时，外部地面信关站，发射大功率(>60dBW)前向上行信号经卫星与地面传输链路衰减后的小功率(〈OdBW)信号由馈电天线(6)接收送至接收机(71)，接收机(71)对该小功率信号滤波、放大后送至下变频器(72)，下变频器(72)对该滤波放大后的信号进行下变频，送至输入多工器(73)，输入多工器(73)将下变频后的信号分为不同中心频率的两路信号分别送至第一小信号功分网络(74)、第二小信号功分网络(75)，设不同中心频率的两路信号的频率为Π和f2 ；
[0014]第一小信号功分网络(74)接收中心频率为fl的信号，将中心频率为fl的信号等功率分成N路，分别进入第一功率放大器组(76)，第一功率放大器组(76)对该N路信号分别进行功率放大后送至第一空间功率合成器(81)，第一空间功率合成器(81)对功率放大后的N路信号的功率进行叠加合成，再由第一通道滤波器(83)滤波，得到中心频率为fl的第一通道信号，送至输出多工器(85)；
[0015]第二小信号功分网络(75)接收中心频率为f2的信号，将中心频率为f2的信号等功率分成N路，分别进入第二功率放大器组(77)，第二功率放大器组(77)对该N路信号分别进行功率放大后送至第二空间功率合成器(82)，第二空间功率合成器(82)对功率放大后的N路信号的功率进行叠加合成，再由第二通道滤波器(84)滤波，得到中心频率为f2的第二通道信号，送至输出多工器(85);
[0016]输出多工器(85)将中心频率为fl的第一通道信号和中心频率为f2的第二通道信号合成为包含频率为fl和频率为f2，且带宽为IMHz以上的一路信号，即前向转发器输出信号，送至前级功分器(21);
[0017]前级功分器(21)对该转发器输出信号，用波导进行波导功分后，由后级功分器
(22)的第一级同轴功分网络模块将通过波导等功率功分后的信号进行第一次等功率同轴功分，第二级同轴功分网络模块将第一次同轴功分后的信号进行第二次同轴功分后，通过前向下行天线馈源阵(3)对第二次同轴功分后的信号进行幅度相位加权后，形成波束，由前向下行天线反射面(4)反射发送至地面终端；
[0018]返向传输时，返向上行天线(5)接收地面终端发射的多个频率的多路大功率(O?15dBff)返向上行信号经卫星与地面传输链路衰减后的小功率(〈OdBW)信号，送至低噪声放大模块(91)，低噪声放大模块(91)对该多路小功率信号进行低噪声放大送至输入滤波模块(92)，输入滤波模块(92)对低噪声放大后的多路多个频率的信号进行滤波后送至合路器(93)，合路器(93)将该滤波后的多路多个频率的信号合并成一路包含该多个频率的信号，送至上变频器(94)，上变频器(94)对该滤波放大后的信号进行上变频后，由功率放大模块(95)进行功率放大，再由输出滤波模块(96)进行滤波后，得到返向转发器输出的信号，输出至馈电天线(6)，由馈电天线(6)辐射至外部地面信关站。
[0019]所述的前向传输时，外部地面信关站发射的大功率前向上行信号为大于60dBW功率的信号，经卫星与地面传输链路衰减后的小功率信号为小于OdBW功率的信号；返向传输时，返向上行天线(5)接收的地面终端发射的多个频率的多路大功率返向上行信号为O?15dBff功率的信号，经卫星与地面传输链路衰减后的小功率信号为小于OdBW功率的信号。
[0020]所述的前向下行天线反射面⑷口径范围在12?16米之间，返向上行天线(5)口径范围在3?5米之间，馈电天线(6)的口径范围在1.1?1.5米之间。
[0021]所述的第一空间功率合成器(81)或第二空间功率合成器(82)的合成路数为I?16路之间。
[0022]—种大功率移动广播GEO卫星装置的传输方法，包括前向传输阶段和返向传输阶段;
[0023]所述前向传输阶段步骤如下:
[0024](I)前向传输时，外部地面信关站，发射大功率(>60dBW)前向上行信号经卫星与地面传输链路衰减后的小功率(〈OdBW)信号由馈电天线(6)接收送至接收机(71)，接收机
(71)对该小功率信号滤波、放大后送至下变频器(72)，下变频器(72)对该滤波放大后的信号进行下变频，送至输入多工器(73)，输入多工器(73)将下变频后的信号分为不同中心频率的两路信号分别送至第一小信号功分网络(74)、第二小信号功分网络(75)，设不同中心频率的两路