一种用于卫星地面站的信号收发系统

技术领域

本发明涉卫星地面站，特别是涉及一种用于卫星地面站的信号收发系统。

背景技术

传统的卫星地面站有多种类型，其中小型卫星地面站一般只承担观测和中继等功能。一种最典型的小型卫星地面站就是卫星通信关口站(Gateway Station)，其功能是将卫星通信系统的卫星信号与地面通信网络相连接，例如将卫星电话接入地面有线电话网络，或者将卫星宽带数据接入地面光纤网络，它完成卫星通信系统信令协议的解释、转换和与地面网络的信息交换；

卫星地面站的信号收发系统对于其正常工作有着非常重要的作用，但是目前的卫星地面站收发系统在信号接收波段上较为单一，在应用过程中存在着诸多不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于卫星地面站的信号收发系统，能够实现L波段的信号收发，同时还集成了Ka波段的信号接收功能，具有集成度高的优势。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于卫星地面站的信号收发系统，包括天馈单元、Ka接收单元和L收发单元；

所述Ka接收单元包括第一滤波器、第一放大器、混频器、第二滤波器、第二放大器、PLL锁相环、倍频滤波模块和Ka接收芯片；所述第一滤波器的输入端接收来自天馈单元的Ka波段信号，第一滤波器的输出端通过第一放大器与混频器的一个输入端连接，所述PLL锁相环的输入端接收参考时钟，PLL锁相环的输出端通过倍频滤波模块与混频器的另一个输入端连接，所述混频器对输入的信号进行混频后，得到中频信号，并依次通过第二滤波器和第二放大器传输到Ka接收芯片连接；

所述L收发单元包括L发射模块、L接收模块和双工器，所述L发射模块包括L发射芯片、第三放大器、第三滤波器、第四放大器和第四滤波器，所述第三放大器的输入端与L发射芯片连接，第三放大器的输出端依次通过第三滤波器、第四放大器和第四滤波器与双工器连接，所述双工器与天馈单元连接；所述L接收模块包括L接收芯片、第五滤波器、第五放大器、第六滤波器和第六放大器，所述第五滤波器的输入端接收来自天馈单元的L波段信号，第五滤波器的输出端依次通过第五放大器、第六滤波器和第六放大器与L接收芯片连接。

优选地，所述天馈单元包括复合馈源以及所述复合馈源配合的天线，所述天线为抛物面天线，复合馈源通过支架抛物面天线的焦点处；所述复合馈源包括采用密封罩密封在一起的Ka左旋圆极化馈源、L左旋圆极化馈源和L右旋圆极化馈源；

所述Ka接收单元中，第一滤波器的输入端与Ka左旋圆极化馈源连接，所述L接收模块中，第五滤波器的输入端与L左旋圆极化馈源连接，所述L发射模块中，双工器与L右旋圆极化馈源连接。

优选地，所述倍频滤波模块包括倍频器和第七滤波器，所述倍频器的输入端与PLL锁相环的输出端连接，倍频器的输出端通过第七滤波器与混频器连接。所述信号收发系统还包括与基带处理单元，用于产生基带发射信号传输给L发射芯片，并接收来自L接收芯片、Ka接收芯片处理得到的信号。所述基带处理单元采用FPGA芯片。所述L发射芯片、L接收芯片和Ka接收芯片均采用AD9361。

所述L收发单元还包括导航信息接收模块，所述导航信息接收模块包括第七放大器、第八滤波器、第八放大器和第九滤波器，所述第七放大器的输入端通过所述双工器与天馈单元连接，接收来自天馈单元的卫星导航信号，第七放大器的输出端依次通过第八滤波器、第八放大器和第九滤波器连接到导航信号输出端口，所述导航信号输出端口用于连接外部的导航信息采集卡。

本发明的有益效果是：本发明能够实现L波段的信号收发，同时还集成了Ka波段的信号接收功能，具有集成度高的优势；同时，在与卫星的通信过程中，还能够实现对导航信号的采集，特别适用于移动卫星地面站中。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为Ka接收单元的原理框图；

图3为L收发单元的原理框图；

图4为实施例中复合馈源的布局示意图；

图5为实施例中L波段的左右旋圆极化原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1~3所示，一种用于卫星地面站的信号收发系统，包括天馈单元、Ka接收单元和L收发单元；

所述Ka接收单元包括第一滤波器、第一放大器、混频器、第二滤波器、第二放大器、PLL锁相环、倍频滤波模块和Ka接收芯片；所述第一滤波器的输入端接收来自天馈单元的Ka波段信号，第一滤波器的输出端通过第一放大器与混频器的一个输入端连接，所述PLL锁相环的输入端接收参考时钟，PLL锁相环的输出端通过倍频滤波模块与混频器的另一个输入端连接，所述混频器对输入的信号进行混频后，得到中频信号，并依次通过第二滤波器和第二放大器传输到Ka接收芯片连接；

所述L收发单元包括L发射模块、L接收模块和双工器，所述L发射模块包括L发射芯片、第三放大器、第三滤波器、第四放大器和第四滤波器，所述第三放大器的输入端与L发射芯片连接，第三放大器的输出端依次通过第三滤波器、第四放大器和第四滤波器与双工器连接，所述双工器与天馈单元连接；所述L接收模块包括L接收芯片、第五滤波器、第五放大器、第六滤波器和第六放大器，所述第五滤波器的输入端接收来自天馈单元的L波段信号，第五滤波器的输出端依次通过第五放大器、第六滤波器和第六放大器与L接收芯片连接。

在本申请的实施例中，所述天馈单元包括复合馈源以及所述复合馈源配合的天线，所述天线为抛物面天线，复合馈源通过支架抛物面天线的焦点处；所述复合馈源包括采用密封罩密封在一起的Ka左旋圆极化馈源、L左旋圆极化馈源和L右旋圆极化馈源；

所述Ka接收单元中，第一滤波器的输入端与Ka左旋圆极化馈源连接，所述L接收模块中，第五滤波器的输入端与L左旋圆极化馈源连接，所述L发射模块中，双工器与L右旋圆极化馈源连接。

在本申请的实施例中，所述倍频滤波模块包括倍频器和第七滤波器，所述倍频器的输入端与PLL锁相环的输出端连接，倍频器的输出端通过第七滤波器与混频器连接。所述信号收发系统还包括与基带处理单元，用于产生基带发射信号传输给L发射芯片，并接收来自L接收芯片、Ka接收芯片处理得到的信号。所述基带处理单元采用FPGA芯片。所述L发射芯片、L接收芯片和Ka接收芯片均采用AD9361。

所述L收发单元还包括导航信息接收模块，所述导航信息接收模块包括第七放大器、第八滤波器、第八放大器和第九滤波器，所述第七放大器的输入端通过所述双工器与天馈单元连接，接收来自天馈单元的卫星导航信号，第七放大器的输出端依次通过第八滤波器、第八放大器和第九滤波器连接到导航信号输出端口，所述导航信号输出端口用于连接外部的导航信息采集卡。

在本申请的实施例中，所述Ka左旋圆极化馈源为喇叭形式的左旋圆极化馈源，L波段由四个双极化微带馈源复合而成，如图4所示，四个双极化微带馈源分别为A、B、C、D，中间的馈源为Ka左旋圆极化馈源；L波段的左右旋圆极化原理如图5所示，A和D合成接收水平极化波，输出水平分量，记为：Ex = EmSin（ωt），B和C合成接收垂直极化波，输出垂直分量，记为：Ey = EmCos（ωt），合成后信号方向为 tgθ = Ey/Ex = tg（ωt）。相当于电场方向以ωt角速度旋转。当Ex 超前Ey 90°相位时，电场矢量反时针旋转；当Ex 滞后Ey 90°相位时，电场矢量顺时针旋转；因此可以形成左右旋圆极化。

本发明的工作原理如下：在Ka波段，Ka接收单元将复合馈源输出的Ka波段信号进行滤波放大后，进行下变频，然后再进行滤波放大后送入Ka接收芯片，由Ka接收芯片对接收到的信号处理后传输给FPGA芯片，完成Ka波段的信号接收；在L波段：L接收单元将复合馈源输出的L波段信号进行两次滤波放大后送入L接收芯片，由L接收芯片接收到的信号处理后送入FPGA芯片，完成L波段的信号接收；将来自FPGA信号送入L发射芯片，再经两次放大滤波后，经双工器馈入天线进行无线发射；也就是说，本发明能够实现L波段的信号收发，同时还集成了Ka波段的信号接收功能，具有集成度高的优势；由于本申请L收发单元还包括导航信息接收模块，在与卫星的通信过程中，还能够实现对导航信号的采集，特别适用于移动卫星地面站中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。