CN212811682U - 机载卫星通信数据链收发模块的监控电路及调制解调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机载卫星通信数据链收发模块的监控电路及具有该收发模块和监控电路的机载卫星通信调制解调器，以解决现有设备电路结构复杂、功能冗余的问题。该数字信号板上集成有信号处理单元，该信号处理单元为FPGA处理器，所述监控电路包括数据链监控电路、机载伺服监控电路、机载BUC监控电路以及飞控计算机通信电路，上述各监控电路分别以所述FPGA处理器为控制核心。本实用新型克服了现有技术方案中功能单一、电路结构复杂、成本过高等缺陷。

Description

机载卫星通信数据链收发模块的监控电路及调制解调器

技术领域

本实用新型属于卫星通信技术领域，涉及机载卫星通信的硬件电路***，具体涉及一种机载卫星通信数据链收发模块的监控电路及具有该监控电路的机载卫星通信调制解调器。

背景技术

卫星通信数据链具有覆盖范围广、通信容量大、传输距离远和抗干扰能力强等优势。机载监控作为机上核心模块，其重要性越来越明显。随着无人机和卫星通信行业的发展，超视距卫星通信数据链的技术不断成熟，需求不断增加。

由于机载数据收发组合接收到的前向扩频信号既包含了遥控数据，也包括监控数据，其中遥控数据属于飞机平台其他分***需要的必要信息，监控数据属于收发组合本身的控制信息，因此需要监控模块在数据流中予以区分。

然而，现有的卫星通信数据链收发模块的监控***通常需要单独配备主控芯片、电源、存储以及和接口等模块，导致设备体积及制造成本增加。此外，由于监控***一方面与外挂设备进行连接，另一方面还需要与机载数据链模块进行连接，这些数据传输线路一方面增加了机载***的复杂性，降低了***工作的稳定性。同时，为满足机载设备的EMC要求，通常需要配备昂贵屏蔽传输线缆，也导致***制造成本增加。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种机载卫星通信数据链收发模块的监控电路及具有该收发模块和监控电路的机载卫星通信调制解调器，以解决现有设备电路结构复杂、功能冗余的问题。

根据本实用新型的第1方面，提供了一种监控电路，用于机载卫星通信数据链收发模块，该机载卫星通信数据链收发模块包括数字信号板，该数字信号板上集成有信号处理单元，该信号处理单元为FPGA处理器，所述监控电路包括数据链监控电路、机载伺服监控电路、机载BUC监控电路以及飞控计算机通信电路，上述各监控电路分别以所述FPGA处理器为控制核心。

在一些实施例中，所述数据链监控电路包括：处理器包括GPIO端口、串口波特率设置端口、发射机设置端口、接收机设置端口以及机载监控输出端口，所述GPIO端口与视频压缩单元连接；所述串口波特率设置端口与接口组件连接；所述发射机设置端口与发射机连接，包括发射功率设置端口以及发射频率设置端口；所述接收机设置端口与接收机连接，包括扩频比设置端口以及接收频率设置端口；所述机载监控输出端口、接口组件、视频压缩单元分别与复接电路连接，复接电路与发射机连接。

在一些实施例中，所述机载伺服监控电路包括：处理器包括第一RS422接口，与机载伺服单元连接，用于向机载伺服单元发送伺服控制数据以及从机载伺服单元接收伺服遥测回报数据。

在一些实施例中，所述机载BUC监控电路包括：处理器包括第二RS422端口，分别与机载信道组合以及机载天线组合连接，用于信道开关控制以及输入衰减设置。

在一些实施例中，所述飞控计算机通信电路包括：处理器通过LVDS接口与飞控计算机之间进行双向数据传输。

根据本实用新型的第2方面，还提供了一种机载卫星通信调制解调器，包括机载卫星通信数据链收发模块及其根据前述技术方案任一项所述的监控电路。

与现有技术相比，由于采用以上技术方案，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型针对机载卫星通信数据链收发模块电路结构进行改进，与机载卫星通信数据链收发模块的信号处理器共用一块FPGA。同时，利用FPGA丰富的端口，分别实现机载卫星通信数据链监控电路、机载伺服监控电路、机载BUC监控电路以及飞控计算机通信电路等电路模块，从而最大程度地简化了电路设计和制造成本，克服了现有技术方案中功能单一、电路结构复杂、成本过高等缺陷。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1为本实用新型的卫星通信数据链收发模块整体电路结构示意图；

图2为本实用新型的数字信号板电路结构示意图；

图3为本实用新型的机载卫星通信数据链收发模块监控电路模块结构示意图。

具体实施方式

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，绝不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

参照图1，根据本实用新型的实施例，卫星通信数据链收发模块包括数字信号板10和模拟信号板20，其中，模拟信号板20用于对不同的低噪声下变频器LNB(高频头，LowNoise Block)及上变频功率放大器BUC进行接口适配，并提供整个收发模块的全局时钟源。数字信号板10用于完成所有收发组合的接口、监控、视频编码及调制解调等功能。

如图1所示，模拟信号板20上集成有晶振模块、第一合路器、第二合路器以及双工路。

晶振模块分别与第一合路器、第二合路器连接，以向两合路器提供例如10MHz时钟。第一合路器输出端与射频部分的上变频功率放大器BUC连接，第二合路器输出端与双工器连接，双工器与射频部分的低噪声下变频器LNB连接。

晶振模块向数字信号板10输出时钟信号，作为数字信号板10时钟芯片的***工作时钟。第一合路器输出10MHz参考时钟和中频信号给上变频功率放大器BUC，第二合路器输出15V直流电压和10MHz参考时钟给双工器输出，双工器输出15V直流电压和10MHz参考时钟给低噪声下变频器LNB，接收低噪声下变频器LNB中频输出信号，并输出至数字信号板10。

继续参照图1，并结合图2，数字信号板10上集成有处理器、时钟管理单元、视频压缩单元、A/D转换单元、巴伦单元、接口单元和电源单元。

在一些实施例中，处理器可以采用FPGA，例如Xilinx公司的Kintex-7系列FPGA，例如K7-325T系列，该FPGA有丰富的处理资源以及外设接口，便于将整个***的处理工作集中到一个处理器中，节省硬件板卡面积，降低功耗。

接收信号时，首先由天线接收Ku波段射频信号，经过LNB模块放大下变频至中频L波段，L波段信号经过第二巴伦转换为第二差分信号输入A/D转换单元，将基带数字信号输入FPGA，在FPGA中完成解调、译码等步骤，最终实现接收。

发射信号时，外部接口单元将待发数据输入FPGA，在FPGA内部完成编码、组帧、映射、成型等步骤，将数字信号输入A/D转换单元，在A/D转换单元内部完成数模转换以及上变频至L波段步骤，中频L波段信号输入BUC单元，上变频至Ku波段，放大后送入天线辐射出去。

已知的，根据任务需求，卫星通信数据链收发模块的监控模块将解析控制指令，并根据指令调整视频压缩流速率、串口波特率、反向链路中频输出功率及频率、前向链路接收频率、机载信道组合BUC开关、机载天线组合的设置参数。同时，将这些参数回传至机载飞控计算机以及反向链路回传至地面控制台。

根据本实用新型的实施例，用于卫星通信数据链收发模块的监控电路包括数据链监控电路、机载伺服监控电路、机载BUC监控电路以及飞控计算机通信电路，上述各电路分别以所述处理器为核心。

参照图3，数据链监控电路包括：处理器包括GPIO端口、串口波特率设置端口、发射机设置端口、接收机设置端口以及机载监控输出端口。

所述GPIO端口与视频压缩单元连接。在本实用新型中，所述视频压缩单元包括第一视频压缩电路和第二视频压缩电路，第一视频压缩电路例如通过SDI接口(数字分量串行接口)接收视频信号，第二视频压缩电路例如接收PAL制式视频信号。所述GPIO端口分别与第一视频压缩电路、第二视频压缩电路连接，用于设置所述视频压缩电路的压缩率。

所述串口波特率设置端口与接口组件连接。所述接口组件例如包括串口接口、网口接口等，用于设置串口波特率。

所述发射机设置端口与发射机连接，包括发射功率设置端口，用于设置发射机的发射功率，以及发射频率设置端口，用于设置发射机的发射频率。

所述接收机设置端口与接收机连接，包括扩频比设置端口，用于设置接收机的接收扩频比，以及接收频率设置端口，用于设置接收机的接收频率。

所述机载监控输出端口与复接电路输入端连接，用于将状态回报数据以及机载卫星通信数据链遥测数据发送至反向链路发射数据复接电路，复接电路将该上述数据以及所述接口组件、第一视频压缩电路、第二视频压缩电路输出的数据进行处理后，发送给发射机。

机载伺服监控电路包括：处理器包括第一RS422接口，与机载伺服单元连接，用于向机载伺服单元发送伺服控制数据以及从机载伺服单元接收伺服遥测回报数据。

机载BUC监控电路包括：处理器包括第二RS422端口，分别与机载信道组合以及机载天线组合连接，用于信道开关控制以及输入衰减设置。

飞控计算机通信电路包括：处理器通过LVDS接口与飞控计算机之间进行双向数据传输。

其中，所述处理器为信号数字板10上作为信号处理单元的所述处理器，也即该机载监控电路与数字信号板10的信号处理单元共用一块FPGA芯片资源，从而省去了外部电源和存储模块，实现了芯片资源复用，简化了***电路结构，节约硬件成本的同时，提高了***的稳定性和可靠性。

本实用新型中，机载伺服监控电路可以控制RS422接口参数配置，按115200波特率，实现双向通信。监控电路对伺服遥控数据和回报数据分别进行校验，遥控数据校验通过，使用RS422接口发送至伺服；回报数据校验通过，将数据传送至下行发射机缓冲区，按卫星通信链路遥测打包下发。

机载BUC监控电路可以控制RS422接口参数配置，按115200波特率，实现双向通信。监控电路对BUC遥控数据和回报数据分别进行校验，遥控数据校验通过，使用RS422接口发送至BUC。回报数据校验通过，将数据传送至下行发射机缓冲区，按卫星通信链路遥测打包下发。

机载数据链监控电路负责解析上行遥控数据，采集卫星通信数据链下行遥测信息。解析上行遥控指令，控制机载卫星通信数据链上下行中频发射频点、中频发射功率、编码方式、扩频比、载荷速率以及是否加密等。采集卫星通信数据链下行遥测信息主要包括调制方式、编码方式、载荷速率、扩频比、加密方式、频点和输出功率等。

本领域技术人员可以理解，本实用新型描述的重点在于卫星通信数据链收发模块及监控电路的电路结构，而不在于信号处理算法，例如由FPGA处理器执行的信号处理软件。并且，可以理解，本实用新型中，即便涉及诸如FPGA处理器执行的信号处理方法，例如数据传输接口的参数设置、信号的调制解调、编译码、加解密、数据分发复接和监控等，所述方法也均采用本领域已知的常规处理方法，本实用新型不涉及对相关方法的任何改进。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种监控电路，用于机载卫星通信数据链收发模块，该机载卫星通信数据链收发模块包括数字信号板，该数字信号板上集成有信号处理单元，该信号处理单元为FPGA处理器，其特征在于，所述监控电路包括数据链监控电路、机载伺服监控电路、机载BUC监控电路以及飞控计算机通信电路，上述各监控电路分别以所述FPGA处理器为控制核心。

2.根据权利要求1所述的监控电路，其特征在于，所述数据链监控电路包括：处理器包括GPIO端口、串口波特率设置端口、发射机设置端口、接收机设置端口以及机载监控输出端口，所述GPIO端口与视频压缩单元连接；所述串口波特率设置端口与接口组件连接；所述发射机设置端口与发射机连接，包括发射功率设置端口以及发射频率设置端口；所述接收机设置端口与接收机连接，包括扩频比设置端口以及接收频率设置端口；所述机载监控输出端口、接口组件、视频压缩单元分别与复接电路连接，复接电路与发射机连接。

3.根据权利要求1所述的监控电路，其特征在于，所述机载伺服监控电路包括：处理器包括第一RS422接口，与机载伺服单元连接，用于向机载伺服单元发送伺服控制数据以及从机载伺服单元接收伺服遥测回报数据。

4.根据权利要求1所述的监控电路，其特征在于，所述机载BUC监控电路包括：处理器包括第二RS422端口，分别与机载信道组合以及机载天线组合连接，用于信道开关控制以及输入衰减设置。

5.根据权利要求1所述的监控电路，其特征在于，所述飞控计算机通信电路包括：处理器通过LVDS接口与飞控计算机之间进行双向数据传输。

6.一种机载卫星通信调制解调器，其特征在于，包括机载卫星通信数据链收发模块及其根据权利要求1-5任一项所述的监控电路。

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