一種速率可切換的星載Ka波段數(shù)傳發(fā)射機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及衛(wèi)星數(shù)傳通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種速率可切換的星載Ka波段數(shù)傳發(fā)射機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]星載數(shù)傳發(fā)射機(jī)是衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸鏈路中的關(guān)鍵設(shè)備，它的主要功能是完成星上數(shù)據(jù)流的信道編碼和載波調(diào)制。星載數(shù)傳發(fā)射機(jī)主要在數(shù)據(jù)速率和載波頻率等方面有所區(qū)別。
[0003]在衛(wèi)星數(shù)傳中，根據(jù)衛(wèi)星載荷類型的不同，數(shù)據(jù)量較多并且傳輸頻帶的帶寬較寬時(shí)多采用高速數(shù)據(jù)速率傳輸，而數(shù)據(jù)量較小或者傳輸頻帶的帶寬較窄時(shí)多采用低速數(shù)據(jù)速率傳輸。數(shù)據(jù)速率的大小從幾十Mbps至幾百M(fèi)bps不等。
[0004]在中低軌衛(wèi)星中，衛(wèi)星數(shù)傳一般常用的載波頻段有L頻段、S頻段和X頻段。隨著軌道高度和數(shù)據(jù)速率的提高，對(duì)星地鏈路EIRP(等效全向輻射功率)的要求也更高，因此高軌衛(wèi)星高速數(shù)傳對(duì)載波頻率的要求也提高到更高的Ka波段，但由于Ka波段波長(zhǎng)較小，與雨滴尺寸接近，在雨天環(huán)境下信號(hào)傳輸將面臨十分嚴(yán)重的雨衰效應(yīng)，往往需要對(duì)傳輸速率進(jìn)行降額來降低對(duì)EIRP值的要求，而目前的星載數(shù)傳發(fā)射機(jī)只以一個(gè)固定的數(shù)據(jù)速率傳輸，不具備速率切換功能，并不能適應(yīng)這一要求，因此，有必要提出一種可對(duì)工作速率進(jìn)行切換的星載Ka波段數(shù)傳發(fā)射機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種速率可切換的星載Ka波段數(shù)傳發(fā)射機(jī)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提供的一種速率可切換的星載Ka波段數(shù)傳發(fā)射機(jī)，包括:時(shí)鐘數(shù)據(jù)接收模塊、速率切換控制模塊、編碼處理模塊、本振模塊和調(diào)制輸出模塊；
[0007]所述時(shí)鐘數(shù)據(jù)接收模塊用于:從外部接收星上數(shù)據(jù)，所述星上數(shù)據(jù)包括輸入數(shù)據(jù)信號(hào)和輸入時(shí)鐘信號(hào)，和
[0008]將所述輸入數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸至所述編碼處理模塊，將所述輸入時(shí)鐘信號(hào)傳輸至所述速率切換控制模塊；
[0009]所述速率切換控制模塊用于:響應(yīng)外部切換指令，對(duì)所述輸入時(shí)鐘信號(hào)處理獲得編碼時(shí)鐘控制所述編碼處理模塊的輸出；
[0010]所述編碼處理模塊用于:對(duì)所述輸入數(shù)據(jù)信號(hào)編碼后根據(jù)所述編碼時(shí)鐘輸出1、Q兩路編碼后數(shù)據(jù)至所述調(diào)制輸出模塊；
[0011]所述本振模塊用于:產(chǎn)生Ka波段本振信號(hào)輸出至所述調(diào)制輸出模塊；
[0012]所述調(diào)制輸出模塊用于:將所述1、Q兩路編碼后數(shù)據(jù)與所述Ka波段本振信號(hào)進(jìn)行調(diào)制并生成發(fā)射信號(hào)輸出。
[0013]作為一種優(yōu)化方案，所述速率切換控制模塊包括輸入時(shí)鐘切換單元、鎖相倍頻單元、輸出時(shí)鐘切換單元和模式設(shè)置單元；
[0014]所述模式設(shè)置單元響應(yīng)所述外部切換指令將所述輸入時(shí)鐘切換單元和所述輸出時(shí)鐘切換單元同時(shí)設(shè)置為全速率模式或半速率模式，
[0015]所述輸入時(shí)鐘切換單元響應(yīng)所述全速率模式對(duì)所述輸入時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行四分頻處理，再經(jīng)由所述鎖相倍頻單元傳輸至所述輸出時(shí)鐘切換單元，所述輸出時(shí)鐘切換單元響應(yīng)所述全速率模式對(duì)所述鎖相倍頻單元的輸出時(shí)鐘進(jìn)行直通處理并輸出至所述編碼處理模塊;或
[0016]所述輸入時(shí)鐘切換單元響應(yīng)所述半速率模式對(duì)所述輸入時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行二分頻處理，再經(jīng)由所述鎖相倍頻單元傳輸至所述輸出時(shí)鐘切換單元，所述輸出時(shí)鐘切換單元響應(yīng)所述半速率模式對(duì)所述鎖相倍頻單元的輸出時(shí)鐘進(jìn)行二分頻處理并輸出至所述編碼處理模塊。
[0017]作為一種優(yōu)化方案，所述鎖相倍頻單元包括鑒相器、運(yùn)算放大器和壓控振蕩器；
[0018]所述鑒相器的輸入端與所述輸入時(shí)鐘切換單元的輸出端相連，輸出端與所述運(yùn)算放大器的輸入端相連，所述運(yùn)算放大器的輸出端與所述壓控振蕩器的輸入端相連，
[0019]所述壓控振蕩器的輸出端分兩路輸出:一路為所述鎖相倍頻單元的輸出時(shí)鐘輸出至所述輸出時(shí)鐘切換單元，另一路輸出作為反饋信號(hào)送回所述鑒相器。
[0020]作為一種優(yōu)化方案，所述輸入時(shí)鐘切換單元包括第一選通器、四分頻器、第一二分頻器；
[0021]所述第一選通器響應(yīng)所述全速率模式將所述輸入時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送給所述四分頻器，所述四分頻器將所述輸入時(shí)鐘信號(hào)四分頻處理后輸出至所述鎖相倍頻單元，或
[0022]所述第一選通器響應(yīng)所述半速率模式將所述輸入時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送給所述第一二分頻器，所述第一二分頻器將所述輸入時(shí)鐘信號(hào)二分頻處理后輸出至所述鎖相倍頻單元。
[0023]作為一種優(yōu)化方案，所述輸出時(shí)鐘切換單元包括第二選通器、直通器、第二二分頻器；
[0024]所述第二選通器響應(yīng)所述全速率模式將所述鎖相倍頻單元的輸出時(shí)鐘發(fā)送給所述直通器，所述直通器直接將所述鎖相倍頻單元的輸出時(shí)鐘作為所述編碼時(shí)鐘輸出至所述編碼處理模塊，或
[0025]所述第二選通器響應(yīng)所述半速率模式將所述鎖相倍頻單元的輸出時(shí)鐘發(fā)送給所述第二二分頻器，所述第二二分頻器將所述鎖相倍頻單元的輸出時(shí)鐘二分頻處理后獲得所述編碼時(shí)鐘輸出至所述編碼處理模塊。
[0026]作為一種優(yōu)化方案，所述編碼處理模塊包括存儲(chǔ)單元、編碼單元和組幀輸出單元；
[0027]所述存儲(chǔ)單元將所述輸入數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行緩存后，去除幀頭獲得待編碼數(shù)據(jù)傳輸至所述編碼單元，所述編碼單元對(duì)所述待編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼后傳輸至所述組幀輸出單元，所述組幀輸出單元對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)組幀，并根據(jù)自所述速率切換控制模塊接收的編碼時(shí)鐘將組幀后的數(shù)據(jù)分1、Q兩路輸出至所述調(diào)制輸出模塊。
[0028]作為一種優(yōu)化方案，所述編碼處理模塊為具有抗輻指標(biāo)的SRAM型FPGA電路或反熔絲型FPGA電路。
[0029]作為一種優(yōu)化方案，所述本振模塊包括晶振和倍頻器；
[0030]所述晶振產(chǎn)生130MHz?200MHz范圍的基準(zhǔn)頻率信號(hào)，所述倍頻器對(duì)所述基準(zhǔn)頻率信號(hào)進(jìn)行195次直接倍頻后獲得所述Ka波段本振信號(hào)輸出給所述調(diào)制輸出模塊。
[0031]作為一種優(yōu)化方案，所述調(diào)制輸出模塊包括混頻器、濾波器和隔離器；
[0032]所述混頻器以所述1、Q兩路編碼后數(shù)據(jù)為基帶信號(hào)，以所述Ka波段本振信號(hào)為載波信號(hào)，進(jìn)行QPSK調(diào)制或OQPSK調(diào)制生成已調(diào)信號(hào)，再通過濾波器帶通濾波后經(jīng)所述隔離器隔離后獲得所述發(fā)射信號(hào)輸出。
[0033]作為一種優(yōu)化方案，所述混頻器為砷化鎵工藝的Ka波段雙平衡混頻器。
[0034]作為一種優(yōu)化方案，所述時(shí)鐘數(shù)據(jù)接收模塊包括時(shí)鐘接口和數(shù)據(jù)接口；
[0035]所述時(shí)鐘接口用于從外部接收所述輸入時(shí)鐘信號(hào)并傳輸至所述速率切換控制模塊，
[0036]所述數(shù)據(jù)接口用于從外部接收所述輸入數(shù)據(jù)信號(hào)并傳輸至所述編碼處理模塊；
[0037]所述時(shí)鐘接口和所述數(shù)據(jù)接口都采用低電壓差分信號(hào)接口；
[0038]其中，所述數(shù)據(jù)接口用于接收4路或4路以上并行數(shù)據(jù)，所述時(shí)鐘接口用于接收I路時(shí)鐘信號(hào)。
[0039]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0040]本發(fā)明采用Ka波段QPSK或OQPSK調(diào)制，可用頻帶較寬，支持300Mbps或更高的數(shù)傳速率，適用于中高軌衛(wèi)星的中高速數(shù)傳應(yīng)用。本發(fā)明還支持全速率和半速率兩種工作模式，默認(rèn)全速率工作模式，在雨天或星地傳輸鏈路環(huán)境不良時(shí)，可發(fā)送指令切換到半速率工作模式以保證信道傳輸質(zhì)量。
【附圖說明】
[0041]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。附圖中:
[0042]圖1是本發(fā)明可選的一種速率可切換的星載Ka波段數(shù)傳發(fā)射機(jī)的遠(yuǎn)離框圖。
[0043]圖2是本發(fā)明中可選的一種速率切換控制模塊的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下文結(jié)合附圖以具體實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，還可以使用其他的實(shí)施例，或者對(duì)本文列舉的實(shí)施例進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能上的修改，而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)。
[0045]在本發(fā)明提供的一種速率可切換的星載Ka波段數(shù)傳發(fā)射機(jī)的實(shí)施例中，如圖1所示，包括:時(shí)鐘數(shù)據(jù)接收模塊、速率切換控制模塊、編碼處理模塊、本振模塊和調(diào)制輸出模塊；
[0046]所述時(shí)鐘數(shù)據(jù)接收模塊用于:從外部接收星上數(shù)據(jù)，所述星上數(shù)據(jù)包括輸入數(shù)據(jù)信號(hào)和輸入時(shí)鐘信號(hào)，和
[0047