本發(fā)明涉及光通信技術領域，尤其涉及一種雙鏈路通信接收系統(tǒng)。

背景技術：

隨著航天領域的探索深入，現(xiàn)有的微波通信受頻率資源的限制已遠不能滿足未來寬帶數(shù)據(jù)傳輸與中繼業(yè)務的需求，相較于傳統(tǒng)的微波通信系統(tǒng)，高速的空間光鏈路具備更高帶寬，更遠距離，更高保密性的優(yōu)勢，是目前航天科學領域發(fā)展趨勢。在軍事領域中，未來的立體作戰(zhàn)空間中，士兵、機器人、戰(zhàn)機戰(zhàn)艦、指揮中心等軍事單元之間的實時通信，在民用領域中，如高清視頻圖像傳播、移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務以及災難預警應急通信等，寬帶化高速空間衛(wèi)星通信的應用覆蓋范圍極為廣泛。

對于微波通信系統(tǒng)和激光通信系統(tǒng)，無論是海陸空三種平臺之間的傳輸，衛(wèi)星與地球間傳輸，還是衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的傳輸，信號經(jīng)過遠距離的傳輸，因受到大氣湍流效應以及光束擴散的影響，均嚴重制約通信系統(tǒng)的時效性及穩(wěn)定性。隨著對通信容量擴充需求的爆炸式發(fā)展，單獨的微波通信或激光通信系統(tǒng)的方式已不能滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，其中信號光在發(fā)射端與接收端之間的對準問題是目前航天領域技術瓶頸之一，也是空間光通信系統(tǒng)中關鍵技術的短板，如果接收端無法準確快速捕獲信號光，整個后端探測解調將無法進行，那么通信將是一紙空談。我國正在研究的型號、背景和預研類通信項目，以及在論證的型號裝備類通信項目中，無一例外的遇到發(fā)射端與接收端之間信號難捕獲、難對準的難題，如何在接收端精準、快速的捕捉到發(fā)射端的信號，已經(jīng)成為航天領域光電器件發(fā)展的決定性技術因素之一，如何提高信號光快速、高概率對準捕獲的幾率，則是目前亟需解決的技術問題的重中之重。

技術實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術問題

本發(fā)明的目的在于提供一種雙鏈路通信接收系統(tǒng)，以解決上述的至少一項技術問題。

(二)技術方案

本發(fā)明提供了一種雙鏈路通信接收系統(tǒng)，包括：

微波通信接收鏈路包括：微波接收天線，用于接收原始微波信號，并轉化成電流形式的信號，得到轉換后的微波信號；以及微波處理模塊，用于解調所述轉換后的微波信號，還原并輸出所述原始微波信號；

激光通信接收鏈路包括：激光接收天線，用于接收加載有原始電信號的原始激光信號；以及激光處理模塊，用于解調所述原始激光信號，還原并輸出所述原始電信號；其中，在激光接收天線的后端，沿所述激光接收天線的中心軸線方向固定該微波接收天線，且微波接收天線的法線方向與激光接收天線的軸線方向相同；以及

轉動裝置連接所述激光接收天線，通過調節(jié)轉動裝置的角度，來調節(jié)激光接收天線和微波接收天線的接收角度。

可選地，所述微波處理模塊包括：

單向隔離單元，包括單向器和分路濾波器組，其中，單向器用于控制所述轉換后的微波信號進行單向傳輸；分路濾波器組用于選擇轉換后的微波信號中符合用戶需求的微波信號，得到用戶微波信號。

濾波放大單元，包括低噪聲放大器和抑鏡濾波器，其中，低噪聲放大器用于放大所述用戶微波信號，得到放大后的用戶微波信號；抑鏡濾波器用于消除所述低噪聲放大器放大所述用戶微波信號時產生的鏡頻噪聲；

混頻中放單元，包括本振微波源、混頻器和中頻放大器，其中，本振微波源，用于產生本振微波；混頻器，用于將所述本振微波與所述放大后的用戶微波信號進行混頻，得到中頻微波信號；中頻放大器，用于將所述中頻微波信號進行放大，并輸出放大后的中頻微波信號；

校相濾波單元，用于將所述放大后的中頻微波信號進行相位校準，并濾除相位校準過程中產生的噪聲，還原得到原始微波信號；以及

微波信號輸出單元，用于輸出所述原始微波信號。

可選地，所述低噪聲放大器為寬頻帶的微帶混合集成的砷化鎵場效應管放大器，抑鏡濾波器為帶通式或者帶阻式濾波器。

可選地，所述中頻放大器由寬頻帶放大器與集中參數(shù)濾波器集成得到。

可選地，所述激光處理模塊包括：

空間混頻單元，包括本振激光源和混頻器，其中，本振激光源用于產生本振激光；混頻器用于將所述本振激光與所述原始激光信號進行混頻，得到混頻激光信號；

光電探測單元，用于將所述混頻激光信號進行光電轉換，得到轉換后的電信號；

電信號處理單元，用于將所述轉換后的電信號進行相位校準以及功率恢復，還原得到原始電信號；以及

電信號輸出單元，用于輸出所述原始電信號。

可選地，所述激光接收天線為光學透鏡組，用于將所述原始激光信號折射匯聚至所述激光處理模塊。

可選地，所述光學透鏡組為離軸牛頓式望遠系統(tǒng)、卡塞格林望遠系統(tǒng)或者格里高利望遠系統(tǒng)

可選地，所述微波接收天線為拋物面天線或者卡塞格倫天線。

(三)有益效果

本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明可以通過調節(jié)轉動裝置，來調節(jié)激光接收天線和微波接收天線的接收角度，同時，還將微波接收天線的法線方向與激光接收天線的軸線方向相同，使得該雙鏈路通信接收系統(tǒng)作為接收端時，能夠精準快速的捕捉到發(fā)射端的信號，提高了探測器的接收能力，擴充信號處理的容量。

2、本發(fā)明的雙鏈路通信接收系統(tǒng)通過集合微波通信接收鏈路和激光通信接收鏈路，能夠同時接收原始微波信號和原始激光信號，并分別解調處理恢復輸出原始微波信號和原始激光信號中加載的電信號，可以大大提高探測器的接收能力，擴充信號處理的容量。

3、本發(fā)明中多次采用濾波裝置，以濾除解調過程中的噪聲，保證信號的還原度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的雙鏈路通信接收系統(tǒng)的實現(xiàn)場景示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的雙鏈路通信接收系統(tǒng)的具體結構示意圖。

具體實施方式

基于上述技術問題，本發(fā)明提供了一種雙鏈路通信接收系統(tǒng)，其作為微波信號和激光信號的接收端，能夠同時接收發(fā)射端發(fā)射的原始微波信號和原始激光信號，并分別解調處理恢復輸出原始微波信號和原始激光信號中加載的電信號至用戶端或者下一級電路。同時還可以通過調節(jié)轉動裝置，來調節(jié)激光接收天線和微波接收天線的接收角度，從而提高探測器的接收能力，擴充信號處理的容量。

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。

本發(fā)明實施例提供了一種雙鏈路通信接收系統(tǒng)，圖1為本發(fā)明實施例的雙鏈路通信接收系統(tǒng)的實現(xiàn)場景示意圖，如圖1所示，所述系統(tǒng)包括：微波通信接收鏈路、激光通信接收鏈路、轉動裝置3和固定座4。該系統(tǒng)通過微波通信接收鏈路和激光通信接收鏈路，實現(xiàn)對上一級發(fā)射端發(fā)射的原始微波信號和原始激光信號的接收，以及分別對該兩種信息的解調處理，從而還原得到原始微波信號和原始激光信號中加載的電信號，并將其輸出至用戶端或者下一級電路。此外，該系統(tǒng)還包括轉動裝置3，用于連接所述激光接收天線201與固定座4，還可以通過調節(jié)轉動裝置3的角度，來同時調節(jié)微波接收天線101和激光接收天線201的接收角度，從而使得這兩個接收天線能夠快速、高概率地分別捕捉原始微波信號和原始激光信號，以便進行后續(xù)處理。

根據(jù)本發(fā)明的一種實施例，固定座4豎直固定在平地上，該固定座4具有兩個部分：放置在平地上的底座；以及與底座牢牢連接(例如焊接)的支撐件。轉動裝置3與該支撐件連接，位于固定座4和雙天線(微波接收天線101和激光接收天線201)之間，因為激光接收天線201固定在微波接收天線101的后端，因此只需將微波接收天線101與轉動裝置3通過焊接實現(xiàn)二者的固定連接，以及在該支撐件與轉動裝置3之間通過鉸鏈連接(或者鍵連接等其他方式)實現(xiàn)二者的轉動連接，就可以同時調節(jié)微波接收天線101和激光接收天線201的上仰角度，同時微波接收天線101和激光接收天線201的接收信號的面積也得到了相應的改變。

本發(fā)明在微波接收天線101的后端，沿所述微波接收天線101的中心軸線方向固定該激光接收天線201(例如焊接、鉚接等工藝)，形成一體式結構，以便通過調節(jié)轉動裝置3的角度，即可實現(xiàn)對激光接收天線201和微波接收天線101的接收角度的同時調節(jié)。此外，本發(fā)明還要求微波接收天線101的法線方向與激光接收天線201的軸線方向相同，可以減少在固定激光接收天線201和微波接收天線101后二者之間造成的干擾問題，保證信號的接收面積，從而實現(xiàn)信號最大效率的接收。且微波處理模塊102和激光處理模塊202分別并列位于微波信號接收天線101和激光信號接收天線201之后，以同時實現(xiàn)該雙鏈路系統(tǒng)對原始微波信號和原始激光信號的高效接收以及解調處理。

圖2為本發(fā)明實施例的雙鏈路通信接收系統(tǒng)的具體結構示意圖，如圖2所示，該雙鏈路包括微波通信接收鏈路100和激光通信接收鏈路200。

其中，微波通信接收鏈路100包括：微波接收天線101，用于接收原始微波信號，并轉化成電流形式的信號，得到轉換后的微波信號；以及微波處理模塊102，用于解調所述轉換后的微波信號，還原并輸出所述原始微波信號。

當空間沿某一方向有原始微波信號照射到微波接收天線101時，微波接收天線101的導體在外電場作用下激勵其感應電動勢，在導體表面產生電流，將原始微波信號轉換成電流形式的微波信號，得到并輸出轉換后的微波信號。與微波接收天線電性連接(本實施例中采用電纜線實現(xiàn)連接，在其他實施例中可以采用其他方法)的微波處理模塊102，接收轉換后的微波信號，并對其進行解調處理，從而還原并輸出所述原始微波信號。

可以看出，微波處理模塊102的回路中有電流進入，也就是說，微波接收天線101接收空間傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘?，并將其轉化成電流形式輸出至微波信號處理模塊102，從而實現(xiàn)將電磁波能量轉換成電流能量的功能。因此微波接收天線101需要具有較高的天線增益、良好的天線方向性、低損耗的饋線系統(tǒng)以及天線與饋線之間的優(yōu)良匹配性能，在機械結構上，必須保證足夠的抗風強度，并能夠在惡劣的氣象環(huán)境下正常工作，諸如添加防冰雪的措施等，另外還要要求較高的極化去耦度。所述微波接收天線101可以是拋物面天線或者卡塞格倫天線。按反射面分類，可以是單反射面或雙放射面，按饋電對稱性分類，可以是軸對稱電或偏執(zhí)饋電，按饋電波束數(shù)分類，可以是單波束饋電及多波數(shù)饋電。

本發(fā)明實施例中的微波處理模塊102包括單向隔離單元121、濾波放大單元122、混頻中放單元123、校相濾波單元124和微波信號輸出單元125，轉換后的微波信號在其中的解調過程具體為：

在單向隔離單元121中，單向器控制轉換后的微波信號進行單向傳輸，也就是說微波的傳輸路線是不可逆的；分路濾波器組選擇轉換后的微波信號中符合用戶需求的微波信號，同時抑制其他頻率的干擾，得到用戶微波信號；

在濾波放大單元122中，低噪聲放大器接收并放大所述用戶微波信號，抑鏡濾波器消除低噪聲放大器放大用戶微波信號的過程中產生的鏡頻噪聲。一般來說，低噪聲放大器的噪聲系數(shù)很低，理想的低噪聲放大器的噪聲系數(shù)f＝1，其物理意義為輸出信噪比等于輸入信號比。其中，低噪聲放大器可以為寬頻帶的、微帶混合集成的砷化鎵場效應管放大器，其性能優(yōu)越，在厘米波段可比混頻式接收端的靈敏度改善5到6db左右，通常在低噪聲放大器前后都加有鐵氧體隔離器，以保證帶通濾波器為恒定匹配負載，并保持放大器的高性能穩(wěn)定工作，另外，又因為低噪聲放大器是寬頻帶放大器，因此可覆蓋整個通信頻段的全部波段。抑鏡濾波器可以為帶通式或者帶阻式濾波器，只需對鏡頻噪聲抑制13到20db左右，不影響信號通道頻率響應特性的平坦度即可。抑制鏡頻濾波器過濾的鏡頻噪聲將由輸出隔離器吸收，所以通常將抑鏡濾波器、平衡混頻器和前置中頻放大器放置在一盒合體中。

在混頻中放單元123，本振微波源產生與該原始微波信號同頻率的本振微波，以實現(xiàn)相干解調，因為相干解調具有較好的抗誤碼性能，其關鍵是載波提取，即產生一個和發(fā)射端調制的載頻同頻同相得相干信號，也稱之為相干同步解調；混頻器接收本振微波，并將該本振微波與放大后的用戶微波信號進行混頻，得到明顯的中頻微波信號，以便于后續(xù)的相位校準操作；中頻放大器，用于將所述中頻微波信號進行放大，并輸出放大后的中頻微波信號。其中，中頻放大器優(yōu)選為寬頻帶放大器與集中參數(shù)濾波器的集成結構，其具有自動增益控制功能，能夠保證穩(wěn)定的信號電平；

校相濾波單元124將放大后的中頻微波信號進行相位校準，并濾除相位校準過程中產生的噪聲，還原得到并輸出原始微波信號至微波信號輸出單元。最后微波信號輸出單元125輸出該原始微波信號至下一級電路或者用戶。

激光通信接收鏈路200具體包括：激光接收天線201和激光處理模塊202。激光接收天線201接收空間傳輸?shù)脑技す庑盘?，該原始激光信號上加載有電信號，并對該原始激光信號進行折射會聚到與之電性連接(在本實施例中，采用光纖實現(xiàn)二者的電性連接，在其他實施例中也可以選擇其他連接方式)的激光信號處理模塊202。在本發(fā)明的一種實施例中，該激光接收天線201由一組光學透鏡組成(由n個光學透鏡拼接組成一個整體鏡組)，n為大于等于2的整數(shù)。該激光接收天線201可以是離軸牛頓式望遠系統(tǒng)、卡塞格林望遠系統(tǒng)或者格里高利望遠系統(tǒng)，離軸牛頓式望遠系統(tǒng)主要適用于大視場情況，缺點是裝調誤差較大，卡塞格林望遠系統(tǒng)的優(yōu)點是其為軸望遠系統(tǒng)，缺點是有光束遮攔，雜散光比純透鏡系數(shù)大；格里高利望遠系統(tǒng)的優(yōu)點為其主、次鏡場曲疊加，系統(tǒng)成正像。其中，可以根據(jù)不同的實際需求來選擇較為合適的系統(tǒng)作為激光接收天線201。

激光處理模塊202主要包括空間混頻單元221、光電探測單元222、電信號處理單元223和電信號輸出單元224，對接收到的原始激光信號進行解調處理，具體為：

在空間混頻單元221中，本振激光源產生與該原始激光信號同頻率的本振激光，以實現(xiàn)相干解調(其原理類似微波處理模塊102中的相干解調)，混頻器將所述本振激光與所述原始激光信號進行空間混頻，得到明顯的混頻激光信號，以方便后續(xù)的電信號處理操作；

光電探測單元222將混頻信號進行光電轉換，輸出轉換后的電信號；

電信號處理單元223可以基于fpga(現(xiàn)場可編程門陣列)、dsp(數(shù)字信號處理器)或者其他芯片，將所述轉換后的電信號進行相位校準以及功率恢復，還原得到原始電信號；

所述電信號輸出單元224用于輸出所述原始電信號至下一級電路或者用戶。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。