CN115225106A - 一种超宽带Ka频段收发信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超宽带Ka频段收发信方法。属于卫星移动通信技术领域。超宽带Ka频段收发信方法通过超宽带Ka频段收发信机实现,接收采用一次变频方案。将17.7GHz~21.2GHz分为三段,射频部分不做分段,频段具体划分由本振部分来完成,三个射频频段对应同一个中频频段,可以兼容现在通用的调制解调器。本振频率源为跳频源,根据不同的外部控制,输出不同的本振频率。发射采用一次变频方案。将27.5GHz~31GHz分成三个频段。发射频段划分,由射频部分的射频滤波器组合本振跳频源共同完成。本发明中的Ka频段收发信方法,接收频段单机覆盖17.7GHz~21.2GHz全频段,发射频段单机覆盖27.5GHz~31GHz,配备该收发信机的地面站,能够实现全球通信需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种超宽带Ka频段收发信方法。属于卫星移动通信技术领域。
背景技术
目前全球用于Ka频段卫星通信的上行频段和下行频段为27.5GHz~31GHz和17.7GHz~21.2GHz,不同的国家或区域,只能使用其中的某一指定频段。例如我国本土使用频率为上行29.4GHz~31GHz,下行频段为19.6GHz~21.2GHz。
Ka频段收发信机,将Ka频段收发信机、Ka频段发射机、Ka频段OMT集成于一体。Ka频段收发信机广泛应用于各种地面卫星移动或固定通信信***中,如:便携站、固定站、车载动中通、机载动中通等等。
目前市面上现有的Ka频段收发信机,均只能工作在较窄的频段,单机最宽的工作频段不超过2GHz,配备该收发信机的地面站***只能工作在某一国家或地域,如果想要实现全球通信,则需要更换不同的Ka频段收发信机。
目前市面上针对Ka频段卫星通信***地面站应用的Ka频段收发信机均为窄带的,只能工作于某一指定地域,如果地面站需要在全球范围内工作,则在不同的地域需要更换不同的Ka频段收发信机。窄带Ka频段收发信机的原理框图如附图1所示:
窄带Ka频段收发信机,其射频放大器和滤波器为固定的某一窄带频段,本振频率为一个固定的点频频率,根据目前Ka频段的全球地域和频率划分,配备该窄带Ka频段收发信机的Ka频段卫星通信地面站***,只能工作于某一个指定的地域,如果需要在其他地域工作,则必须将该Ka频段收发信机换成其他频段的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超宽带Ka频段收发信方法,以解决Ka频段卫星通信***地面站应用的Ka频段收发信机均为窄带的,只能工作于某一指定地域,如果地面站需要在全球范围内工作,则在不同的地域需要更换不同的Ka频段收发信机的问题。
本发明一种超宽带Ka频段收发信方法,所述超宽带Ka频段收发信方法通过超宽带Ka频段收发信机实现,所述超宽带Ka频段收发信机包括超宽带正交模耦合器、低噪声放大器、功率放大器、功分器、二功分器、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一90度电桥、第二90度电桥、第一跳频源、第二跳频源、电源管理单元,低噪声放大器连接在超宽带正交模耦合器与二功分器之间,功率放大器连接在超宽带正交模耦合器与第三混频器之间,第一混频器、第二混频器与二功分器连接且接入第一90度电桥及第二90度电桥,第一跳频源连接在第三混频器与功分器之间,第二跳频源连接在功分器与第二90度电桥之间;
所述超宽带Ka频段收发信方法具体为:
将射频信号采用等幅等相功分器分成2路,命名为RFa和RFb;设两路信号相位均为0°;
将本振信号采用第一90度电桥分成两路,命名为LOa和LOb,设LOa的相位为0°,LOb的相位为90°;
两路信号分别在第一混频器和第二混频器中进行混频;混频完成输出的IF信号命名为IFa和IFb,那么则有IFa的相位为0°对应IFb的相位为-90°,或IFa的相位为0°对应IFb的相位为90°;
采用第二90度电桥将IFb移相90°,IFa移相0°,那么最终输出的IFa相位为0°对应IFb的相位为0°,或IFa相位为0°对应IFb的相位为180°,直接功率合成;
接收频段的控制,由接收供电电压来实现,电源管理单元内部检测接收供电电压值,接收电压分为三个供电区间,电源管理单元根据不同的电压输入范围,控制本振跳频源输出不同的本振频率,从而实现频率切换。
进一步优选地,所述方法中发射射频部分采用滤波器组将27.5GHz~31GHz分成三个射频频段,三个射频频段对应一个中频频段,本振采用跳频源设计,共三个输出频点,对应三个射频频段。
进一步优选地,所述超宽带Ka频段收发信机还包括第一波导-微带过渡电路、低噪声放大器输入匹配电路、低噪声放大器输出匹配电路、第一偏压电路、滤波器,第一波导-微带过渡电路连接在超宽带正交模耦合器与低噪声放大器输入匹配电路之间,低噪声放大器输入匹配电路、低噪声放大器输出匹配电路分别连接低噪声放大器,第一偏压电路与低噪声放大器并联,滤波器连接在低噪声放大器输出匹配电路与二功分器之间。
进一步优选地,所述超宽带Ka频段收发信机还包括第一中频滤波器、第一中频放大器,第一中频滤波器连接在第一90度电桥与第一中频放大器之间。
进一步优选地,所述超宽带Ka频段收发信机还包括第二波导-微带过渡电路、功率放大器输入匹配电路、功率放大器输出匹配电路、第二偏压电路、滤波器组,第二波导-微带过渡电路连接在超宽带正交模耦合器与功率放大器输出匹配电路之间,功率放大器输入匹配电路、功率放大器输出匹配电路分别连接功率放大器,第二偏压电路与功率放大器并联,滤波器组连接在功率放大器输入匹配电路与功分器之间。
进一步优选地,所述超宽带Ka频段收发信机还包括第二中频滤波器、第二中频放大器,第二中频滤波器连接在第三混频器与第二中频放大器之间。
本发明一种超宽带Ka频段收发信方法,相比于现有技术的方案,具有以下优点:
成本更低:对于有全球工作的地面站***来说,只需要配备一个超宽带Ka频段收发信机即可;如果配备窄带Ka频段收发信机,则需要配备好几种。
切换方便:配备超宽带Ka频段收发信机的地面站***可通关软件进行一键甚至结合自身的全球定位***可实现自动切换。如果配备窄带Ka频段收发信机,则需要进行模块更换。
***兼容性更强:超宽带Ka频段收发信机为跳频本振,对于同样的射频频率,能够配置不同的中频频率输出,能够兼容不同的调制解调器使用。
附图说明
图1为窄带Ka频段收发信机的原理框图。
图2为本发明超宽带Ka频段收发信机的组成框图。附图标记如下:
1-超宽带正交模耦合器(OMT)
2-第一波导-微带过渡电路
3-低噪声放大器输入匹配电路
4-低噪声放大器
5-第一偏压电路
6-低噪声放大器输出匹配电路
7-滤波器
8-二功分器
9-第一混频器
10-第二混频器
11-第一90度电桥
12-第一中频过滤器
13-第一中频放大器
14-第二波导-微带过渡电路
15-功率放大器输出匹配电路
16-功率放大器
17-第二偏压电路
18-功率放大器输入匹配电路
19-滤波器组
20-第三混频器
21-第一跳频源
22-第二跳频源
23-第二90度电桥
24-功分器
25-第二中频滤波器
26-第二中频放大器
27-电源管理单元
具体实施方式
为了更好的解释本发明,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本发明作详细描述。
超宽带Ka频段收发信机的原理框图如图2所示:
超宽带Ka频段收发信机,包括超宽带正交模耦合器1、第一波导-微带过渡电路2、低噪声放大器输入匹配电路3、低噪声放大器4、第一偏压电路5、低噪声放大器输出匹配电路6、滤波器7、二功分器8、第一混频器9、第二混频器10、第一90度电桥11、第一中频过滤器12、第一中频放大器13、第二波导-微带过渡电路14、功率放大器输出匹配电路15、功率放大器16、第二偏压电路17、功率放大器输入匹配电路18、滤波器组19、第三混频器20、第一跳频源21、第二跳频源22、第二90度电桥23、功分器24、第二中频滤波器25、第二中频放大器26、电源管理单元27。
接收工作原理
接收采用一次变频方案。将17.7GHz~21.2GHz分为三段,射频部分不做分段,频段具体划分由本振部分来完成,三个射频频段对应同一个中频频段,可以兼容现在通用的调制解调器。本振频率源为跳频源,根据不同的外部控制,输出不同的本振频率。
由于接收频段较宽,因此对于接收链路来说,最大的难点在于解决镜像抑制问题。本发明为了有效的抑制镜像干扰,接收链路采用移相对消技术,将镜像干扰信号对消掉,具体工作原理如下:
将射频信号(镜像信号)采用等幅等相功分器分成2路,此处命名为RFa和RFb;设两路信号相位均为0°;
将本振信号采用90度电桥分成两路,此处命名为LOa和LOb,设LOa的相位为0°,LOb的相位为90°;
两路信号分别在a和b两个混频器中进行混频;混频完成输出的IF信号命名为IFa和IFb,那么则有IFa的相位为0°(0°),IFb的相位为-90°(90°);
采用90°电桥将IFb移相90°,IFa移相0°,那么最终输出的IFa相位为0°(0°),IFb的相位为0°(180°),直接功率合成。
由上述分析可知,对于有用信号,中频输出的两路信号相位相差0°,幅度一样,因此直接进行功率合成。对于镜像信号,中频输出的两路信号幅度一样,相位相差180°,两信号会直接对消掉。
接收频段的控制,由接收供电电压来实现。电源管理单元内部会检测接收供电电压值,接收电压分为三个供电区间。电源管理单元根据不同的电压输入范围,控制本振跳频源输出不同的本振频率,从而实现频率切换。
发射工作原理
发射采用一次变频方案。将27.5GHz~31GHz分成三个频段。发射频段划分,由射频部分的射频滤波器组合本振跳频源共同完成。
由于射频频段较宽,部分本振信号会落在发射射频带内,从而导致发射有较差的输出杂散。
为了解决这一问题,发射射频部分采用滤波器组将27.5GHz~31GHz分成三个射频频段,三个射频频段对应一个中频频段。本振采用跳频源设计,共三个输出频点,对应三个射频频段。
发射部分的频段切换,由接收链路的供电电压来实现,即收发共用频段切换电路。发射单元由于功耗较大,可以采用高压供电,从而降低线路损耗。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种超宽带Ka频段收发信方法,其特征在于:所述超宽带Ka频段收发信方法通过超宽带Ka频段收发信机实现,所述超宽带Ka频段收发信机包括超宽带正交模耦合器、低噪声放大器、功率放大器、功分器、二功分器、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一90度电桥、第二90度电桥、第一跳频源、第二跳频源、电源管理单元,低噪声放大器连接在超宽带正交模耦合器与二功分器之间,功率放大器连接在超宽带正交模耦合器与第三混频器之间,第一混频器、第二混频器与二功分器连接且接入第一90度电桥及第二90度电桥,第一跳频源连接在第三混频器与功分器之间,第二跳频源连接在功分器与第二90度电桥之间;
所述超宽带Ka频段收发信方法具体为:
将射频信号采用等幅等相功分器分成2路,命名为RFa和RFb;设两路信号相位均为0°;
将本振信号采用第一90度电桥分成两路,命名为LOa和LOb,设LOa的相位为0°,LOb的相位为90°;
两路信号分别在第一混频器和第二混频器中进行混频;混频完成输出的IF信号命名为IFa和IFb,那么则有IFa的相位为0°对应IFb的相位为-90°,或IFa的相位为0°对应IFb的相位为90°;
采用第二90度电桥将IFb移相90°,IFa移相0°,那么最终输出的IFa相位为0°对应IFb的相位为0°,或IFa相位为0°对应IFb的相位为180°,直接功率合成;
接收频段的控制,由接收供电电压来实现,电源管理单元内部检测接收供电电压值,接收电压分为三个供电区间,电源管理单元根据不同的电压输入范围,控制本振跳频源输出不同的本振频率,从而实现频率切换。
2.根据权利要求1所述的超宽带Ka频段收发信方法,其特征在于:所述方法中发射射频部分采用滤波器组将27.5GHz~31GHz分成三个射频频段,三个射频频段对应一个中频频段,本振采用跳频源设计,共三个输出频点,对应三个射频频段。
3.根据权利要求1所述的超宽带Ka频段收发信方法,其特征在于:所述超宽带Ka频段收发信机还包括第一波导-微带过渡电路、低噪声放大器输入匹配电路、低噪声放大器输出匹配电路、第一偏压电路、滤波器,第一波导-微带过渡电路连接在超宽带正交模耦合器与低噪声放大器输入匹配电路之间,低噪声放大器输入匹配电路、低噪声放大器输出匹配电路分别连接低噪声放大器,第一偏压电路与低噪声放大器并联,滤波器连接在低噪声放大器输出匹配电路与二功分器之间。
4.根据权利要求3所述的超宽带Ka频段收发信方法,其特征在于:所述超宽带Ka频段收发信机还包括第一中频滤波器、第一中频放大器,第一中频滤波器连接在第一90度电桥与第一中频放大器之间。
5.根据权利要求1所述的超宽带Ka频段收发信方法,其特征在于:所述超宽带Ka频段收发信机还包括第二波导-微带过渡电路、功率放大器输入匹配电路、功率放大器输出匹配电路、第二偏压电路、滤波器组,第二波导-微带过渡电路连接在超宽带正交模耦合器与功率放大器输出匹配电路之间,功率放大器输入匹配电路、功率放大器输出匹配电路分别连接功率放大器,第二偏压电路与功率放大器并联,滤波器组连接在功率放大器输入匹配电路与功分器之间。
6.根据权利要求5所述的超宽带Ka频段收发信方法,其特征在于:所述超宽带Ka频段收发信机还包括第二中频滤波器、第二中频放大器,第二中频滤波器连接在第三混频器与第二中频放大器之间。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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