CN218679062U - 一种收发频综快速切换单元及卫星终端射频通道*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种收发频综快速切换单元及卫星终端射频通道***，***包括，接收通道单元、发射通道单元和收发频综快速切换单元；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快速切换单元连接；能够有效的简化硬件电路设计，提高成品可靠性，同时降低硬件成本。

Description

一种收发频综快速切换单元及卫星终端射频通道***

技术领域

本实用新型涉及卫星通信技术领域，特别涉及一种收发频综快速切换单元及卫星终端射频通道***。

背景技术

当前，美欧正在快速推进卫星互联网工程建设，我国也将卫星互联网纳入新基建。部分前沿的商业公司已经开始了大规模发星的紧张布局，新兴的低轨卫星星座计划也在持续跟进，太空频率和轨道争夺一触即发。

作为卫星互联网的消费支撑，卫星通信终端占据整个星座计划中极其重要的部分。一方面，由于移动互联时代的快速发展，超宽带、大数据容量的高通量卫星通信终端技术是目前应用研究重点。另一方面，基于目前众多各自为营的卫星星座计划和频率及轨道资源争夺，超宽带多波束可兼容同一星座多卫星及不同星座间多卫星(甚至支持多卫星星座同时在线通信)的卫星通信终端技术也需重点关注。

面向最终消费用户，提供快速灵活、低成本的卫星通信终端，提升客户的使用舒适性和满意度，保证良好的用户体验，都是技术发展及突破的最终目标。

目前针对高、中、低轨卫星，地面卫星通信终端均采用固定单波束方案，且只针对特定卫星设计使用，只能提供窄带工作频段范围，不支持多频段的宽带多波束切换。

现有的卫星通信终端都是采用的固定频点单波束方案，射频通道采用的固定单频点变频或窄带两到三个点变频。射频通道不具备多频段变频功能，窄带两到三个点变频在应用中也只固定到单频点，不做频段切换公共。具体为只做特定星座以及特定星座的特定功能而设计；

在高端行业的多波束方案，每一波束的实现都需独立的相控阵天线阵面单元、射频通道单元、基带单元基础功能单元，通过将多套独立的完整***进行组合，最终实现多波束方案。

目前的单波束低轨卫星通信终端，在切换卫星通信过程中，射频通道频率切换时间较长，不能满足快速波束控制切换实现卫星捕获的要求，传统的低轨卫星无精确的星座星历信息，捕获卫星的时间也受到影响，造成在切换卫星过程中通信信号会有中断，不能保证持续稳定的通信状态，用户体验不佳；

现有的终端产品射频通道都是针对特定卫星星座设计，采用的固定单频点变频或窄带两到三个点变频，射频可变频段范围都很窄，其结果是终端只支持具有特定频点的单一卫星星座，无法兼容爆发式增长的低轨高通量星座发展要求；

现有的多波束方案所采用的方式都是将多套独立的完整终端***进行组合。在技术方案上，每套完整终端***都有独立的相控阵天线阵面单元、射频通道单元、基带单元等部件。方案更加复杂，可靠性相对更低，且硬件成本更高。

实用新型内容

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收发频综快速切换单元及多波束高通量卫星通信终端射频通道***，其中收发频综快速切换单元能够提供多个可变频点，以提供本振信号，同时在频综快速切换单元基础上，提供一种多波束高通量卫星通信终端射频通道***，能够有效的简化硬件电路设计，提高成品可靠性，同时降低硬件成本。

为了实现上述技术目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种收发频综快速切换单元，包括：收发频综快速切换单元用于锁相输出若干可变频点，以提供本振信号；其中，收发频综快速切换单元包括晶振电路、第一锁相电路及第二锁相电路；其中第一锁相电路与第二锁相电路分别与晶振电路连接；晶振电路用于生成参考信号，并对参考信号进行功分；第一锁相电路和第二锁相电路分别用于对功分后的参考信号进行处理生成若干可变频点，以提供本振信号。

可选的，晶振电路包括第一恒温晶振及第一功分器；第一恒温晶振与第一功分器连接。

可选的，第一锁相电路包括多个接收集成VCO锁相环、接收第一射频开关、接收第一低通滤波器、接收第一驱动放大器、接收第二低通滤波器；其中多个接收集成VCO锁相环分别与第一功分器及接收第一射频开关连接；接收第一射频开关、接收第一低通滤波器、接收第一驱动放大器、接收第二低通滤波器依次连接；接收第二低通滤波器向外输出提供本振信号。

可选的，多个接收集成VCO锁相环为N个，用于锁相输出M个不同频点信号，其中1<N<M。

可选的，第二锁相电路包括多个发射集成VCO锁相环、发射第一射频开关和发射第一低通滤波器；多个发射集成VCO锁相环分别与第一功分器及发射第一射频开关连接；发射第一射频开关与发射第一低通滤波器连接；发射第一低通滤波器向外输出提供本振信号。

可选的，多个发射集成VCO锁相环为N个，用于锁相输出M个不同频点信号，其中1<N<M。

可选的，发射第一射频开关为多选1开关，用于选通多个发射集成VCO锁相环中的一路信号到发射第一低通滤波器；和/或，接收第一射频开关为多选1开关，用于选通多个接收集成VCO锁相环中的一路信号到接收第一低通滤波器。

基于相同的构思，本申请还提出一种卫星终端射频通道***，包括：接收通道单元、发射通道单元和如前任一项的收发频综快速切换单元；接收通道单元及发射通道单元分别与收发频综快速切换单元连接；收发频综快速切换单元，通过其双锁相电路为接收通道单元和发射通道单元提供频点可快速切换的本振信号；接收通道单元基于本振信号，将17.5～20GHz卫星信号下变频到4.4GHz±250MHz中频信号；发射通道单元基于本振信号，将3.8GHz±250MHz的基带中频信号上变频到27.5～30GHz发射信号。

可选的，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。

可选的，发射通道单元包括依次连接的第四带通滤波器、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。

本实用新型针对高通量卫星通信设计，采用Ka工作频段，中频频段采用C频段，能提供更宽带宽，获得更大容量的数据传输，适用于高通量卫星通信终端应用；采用的收发双锁相环结构，既可通过锁相环间的频点乒乓切换方式支撑卫星通信终端的快速波束切换，还能通过锁相环频点切换支撑卫星通信终端较快的波束切换；双锁相环结构相对于单锁相环能保证更宽的本振输出频率，可保证射频通道更宽的收发频段范围，增强射频通道对不同频段终端产品的兼容性；采用的双锁相环，变频及增益调理电路共用设计，有效的简化硬件电路设计，提高成品可靠性，同时降低硬件成本。

附图说明

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。

图1为本实用新型实施例提供的***整体示意图；

图2为本实用新型实施例提供的***电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的接收通道单元电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的发射通道单元电路结构***示意图；

图5为本实用新型实施例提供的收发频综快速切换单元电路结构***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。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。

本实用新型可瞬时实现两波束的快速切换，辅助星历信息算法，可保证低轨卫星切换卫星通信的通信连续性，有效改善单波束切换所带来的通信中断问题；宽带多波束设计可兼容多卫星星座，可实现同一星座卫星间切换，也可实现不同星座间卫星切换，使终端具有广泛兼容性；此多波束实现方案是基于变频通道复用形式，只需要一套基带单元和一套天线阵面单元即可满足两波束以上的瞬时快速切换，以及宽带多波束的任意切换，可大大降低相控阵终端的成本，提高产品的可靠性和兼容性。

如图1-2所示，本实用新型实施例提供了一种多波束高通量卫星通信终端射频通道***，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快速切换单元；

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，并进行信号滤波、放大和幅度增益调理。

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，并进行信号的滤波、放大和幅度增益调理。

收发频综快速切换单元，提供接收通道单元和发射通道单元的变频本振信号。提供接收和发射通道单元的本振各自由两个独立的锁相环提供，每个锁相环可实现频率切换，同时在分属于接收和发射通道的本振锁相环还由开关进行合路，实现频率的乒乓式快速切换。

如图3所示，接收通道单元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。

第一低噪声放大器和第二低噪声放大器的功能是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。

第一下变频混频器的功能是将卫星下发的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的功能是在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。

如图4所示，发射通道单元包括第四带通滤波器、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。

第四带通滤波器和第三低通滤波器的功能是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。

第一谐波混频器的功能是将基带单元发射的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的功能是滤除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。

第一功率放大器的功能是将Ka频段发射信号进行功率推放，对外输出。

如图5所示，收发频综快速切换单元包括第一恒温晶振、第一功分器、接收第一集成VCO锁相环、接收第二集成VCO锁相环、接收第一射频开关、接收第一低通滤波器、接收第一驱动放大器、接收第二低通滤波器、发射第一集成VCO锁相环、发射第二集成VCO锁相环、发射第一射频开关、发射第一低通滤波器。

收发频综快速切换单元第一恒温晶振的功能是提供10MHz参考信号。

收发频综快速切换单元第一功分器的功能是将10MHz参考信号进行四路功分，分别供给接收和发射的本振锁相环。

收发频综快速切换单元接收第一集成VCO锁相环的功能是将10MHz参考信号进行锁相输出可变频点13.35GHz、14.35GHz、15.35GHz。

收发频综快速切换单元接收第二集成VCO锁相环的功能是将10MHz参考信号进行锁相输出可变频点13.85GHz、14.85GHz。

收发频综快速切换单元接收第一射频开关的功能是根据控制指令选通接收第一集成VCO锁相环和接收第二集成VCO锁相环中的其中一路信号。

收发频综快速切换单元接收第一低通滤波器和第二低通滤波器的功能是滤除输出本振信号的干扰信号，并改善本振谐波信号。

收发频综快速切换单元接收第一驱动放大器的功能是将有用信号进行功率放大来驱动混频器。

收发频综快速切换单元发射第一集成VCO锁相环的功能是将10MHz参考信号进行锁相输出可变频点15.775GHz、16.275GHz、16.775GHz。

收发频综快速切换单元发射第二集成VCO锁相环的功能是将10MHz参考信号进行锁相输出可变频点16.025GHz、16.525GHz。

收发频综快速切换单元发射第一射频开关的功能是根据控制指令选通发射第一集成VCO锁相环和发射第二集成VCO锁相环中的其中一路信号。

收发频综快速切换单元发射第一低通滤波器的功能是滤除输出本振信号的干扰信号，并改善本振谐波信号。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***整体结构。

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。

Claims (10)

1.一种收发频综快速切换单元，其特征在于：

收发频综快速切换单元用于锁相输出若干可变频点，以提供本振信号；其中，所述收发频综快速切换单元包括晶振电路、第一锁相电路及第二锁相电路；其中所述第一锁相电路与第二锁相电路分别与所述晶振电路连接；所述晶振电路用于生成参考信号，并对参考信号进行功分；所述第一锁相电路和所述第二锁相电路分别用于对功分后的参考信号进行处理生成若干可变频点，以提供本振信号。

2.根据权利要求1所述单元，其特征在于：

所述晶振电路包括第一恒温晶振及第一功分器；其中所述第一恒温晶振与所述第一功分器连接。

3.根据权利要求2所述单元，其特征在于：

所述第一锁相电路包括多个接收集成VCO锁相环、接收第一射频开关、接收第一低通滤波器、接收第一驱动放大器、接收第二低通滤波器；

其中所述多个接收集成VCO锁相环分别与第一功分器及接收第一射频开关连接；

所述接收第一射频开关、接收第一低通滤波器、接收第一驱动放大器、接收第二低通滤波器依次连接；所述接收第二低通滤波器向外输出提供本振信号。

4.根据权利要求3所述的单元，其特征在于，

所述多个接收集成VCO锁相环为N个，用于锁相输出M个不同频点信号，其中1<N<M。

5.根据权利要求4所述的单元，其特征在于：

所述第二锁相电路包括多个发射集成VCO锁相环、发射第一射频开关和发射第一低通滤波器；

所述多个发射集成VCO锁相环分别与所述第一功分器及发射第一射频开关连接；

所述发射第一射频开关与所述发射第一低通滤波器连接；所述发射第一低通滤波器向外输出提供本振信号。

6.根据权利要求5所述的单元，其特征在于，

所述多个发射集成VCO锁相环为N个，用于锁相输出M个不同频点信号，其中1<N<M。

7.根据权利要求6所述的单元，其特征在于，

所述发射第一射频开关为多选1开关，用于选通所述多个发射集成VCO锁相环中的一路信号到所述发射第一低通滤波器；和/或，

所述接收第一射频开关为多选1开关，用于选通所述多个接收集成VCO锁相环中的一路信号到所述接收第一低通滤波器。

8.一种卫星终端射频通道***，其特征在于，包括：

接收通道单元、发射通道单元和如权利要求1～7任一项所述的收发频综快速切换单元；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快速切换单元连接；

所述收发频综快速切换单元，通过其双锁相电路为所述接收通道单元和发射通道单元提供频点可快速切换的本振信号；

所述接收通道单元基于本振信号，将17.5～20GHz卫星信号下变频到4.4GHz±250MHz中频信号；

发射通道单元基于本振信号，将3.8GHz±250MHz的基带中频信号上变频到27.5～30GHz发射信号。

9.根据权利要求8所述***，其特征在于：

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。

10.根据权利要求8所述***，其特征在于：

发射通道单元包括依次连接的第四带通滤波器、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。

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