一种速率可切换的星载Ka波段数传发射机制造技术

本发明专利技术提供了一种速率可切换的星载Ka波段数传发射机，包括：时钟数据接收模块用于：从外部接收星上数据，所述星上数据包括输入数据信号和输入时钟信号，和将所述输入数据信号传输至所述编码处理模块，将所述输入时钟信号传输至所述速率切换控制模块；速率切换控制模块用于：响应外部切换指令，对所述输入时钟信号处理获得编码时钟控制所述编码处理模块的输出；编码处理模块用于：对所述输入数据信号编码后根据所述编码时钟输出I、Q两路编码后数据至所述调制输出模块；本振模块用于：产生Ka波段本振信号输出至所述调制输出模块；调制输出模块用于：将所述I、Q两路编码后数据与所述Ka波段本振信号进行调制并生成发射信号输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星数传通信
，具体地，涉及一种速率可切换的星载Ka波段数传发射机。
技术介绍
星载数传发射机是卫星数据传输链路中的关键设备，它的主要功能是完成星上数据流的信道编码和载波调制。星载数传发射机主要在数据速率和载波频率等方面有所区别。在卫星数传中，根据卫星载荷类型的不同，数据量较多并且传输频带的带宽较宽时多采用高速数据速率传输，而数据量较小或者传输频带的带宽较窄时多采用低速数据速率传输。数据速率的大小从几十Mbps至几百Mbps不等。在中低轨卫星中，卫星数传一般常用的载波频段有L频段、S频段和X频段。随着轨道高度和数据速率的提高，对星地链路EIRP(等效全向辐射功率)的要求也更高，因此高轨卫星高速数传对载波频率的要求也提高到更高的Ka波段，但由于Ka波段波长较小，与雨滴尺寸接近，在雨天环境下信号传输将面临十分严重的雨衰效应，往往需要对传输速率进行降额来降低对EIRP值的要求，而目前的星载数传发射机只以一个固定的数据速率传输，不具备速率切换功能，并不能适应这一要求，因此，有必要提出一种可对工作速率进行切换的星载Ka波段数传发射机。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种速率可切换的星载Ka波段数传发射机。根据本专利技术提供的一种速率可切换的星载Ka波段数传发射机，包括：时钟数据接收模块、速率切换控制模块、编码处理模块、本振模块和调制输出模块；所述时钟数据接收模块用于：从外部接收星上数据，所述星上数据包括输入数据信号和输入时钟信号，和将所述输入数据信号传输至所述编码处理模块，将所述输入时钟信号传输至所述速率切换控制模块；所述速率切换控制模块用于：响应外部切换指令，对所述输入时钟信号处理获得编码时钟控制所述编码处理模块的输出；所述编码处理模块用于：对所述输入数据信号编码后根据所述编码时钟输出I、Q两路编码后数据至所述调制输出模块；所述本振模块用于：产生Ka波段本振信号输出至所述调制输出模块；所述调制输出模块用于：将所述I、Q两路编码后数据与所述Ka波段本振信号进行调制并生成发射信号输出。作为一种优化方案，所述速率切换控制模块包括输入时钟切换单元、锁相倍频单元、输出时钟切换单元和模式设置单元；所述模式设置单元响应所述外部切换指令将所述输入时钟切换单元和所述输出时钟切换单元同时设置为全速率模式或半速率模式，所述输入时钟切换单元响应所述全速率模式对所述输入时钟信号进行四分频处理，再经由所述锁相倍频单元传输至所述输出时钟切换单元，所述输出时钟切换单元响应所述全速率模式对所述锁相倍频单元的输出时钟进行直通处理并输出至所述编码处理模块；或所述输入时钟切换单元响应所述半速率模式对所述输入时钟信号进行二分频处理，再经由所述锁相倍频单元传输至所述输出时钟切换单元，所述输出时钟切换单元响应所述半速率模式对所述锁相倍频单元的输出时钟进行二分频处理并输出至所述编码处理模块。作为一种优化方案，所述锁相倍频单元包括鉴相器、运算放大器和压控振荡器；所述鉴相器的输入端与所述输入时钟切换单元的输出端相连，输出端与所述运算放大器的输入端相连，所述运算放大器的输出端与所述压控振荡器的输入端相连，所述压控振荡器的输出端分两路输出：一路为所述锁相倍频单元的输出时钟输出至所述输出时钟切换单元，另一路输出作为反馈信号送回所述鉴相器。作为一种优化方案，所述输入时钟切换单元包括第一选通器、四分频器、第一二分频器；所述第一选通器响应所述全速率模式将所述输入时钟信号发送给所述四分频器，所述四分频器将所述输入时钟信号四分频处理后输出至所述锁相倍频单元，或所述第一选通器响应所述半速率模式将所述输入时钟信号发送给所述第一二分频器，所述第一二分频器将所述输入时钟信号二分频处理后输出至所述锁相倍频单元。作为一种优化方案，所述输出时钟切换单元包括第二选通器、直通器、第二二分频器；所述第二选通器响应所述全速率模式将所述锁相倍频单元的输出时钟发送给所述直通器，所述直通器直接将所述锁相倍频单元的输出时钟作为所述编码时钟输出至所述编码处理模块，或所述第二选通器响应所述半速率模式将所述锁相倍频单元的输出时钟发送给所述第二二分频器，所述第二二分频器将所述锁相倍频单元的输出时钟二分频处理后获得所述编码时钟输出至所述编码处理模块。作为一种优化方案，所述编码处理模块包括存储单元、编码单元和组帧输出单元；所述存储单元将所述输入数据信号进行缓存后，去除帧头获得待编码数据传输至所述编码单元，所述编码单元对所述待编码数据进行信道编码后传输至所述组帧输出单元，所述组帧输出单元对编码后的数据组帧，并根据自所述速率切换控制模块接收的编码时钟将组帧后的数据分I、Q两路输出至所述调制输出模块。作为一种优化方案，所述编码处理模块为具有抗辐指标的SRAM型FPGA电路或反熔丝型FPGA电路。作为一种优化方案，所述本振模块包括晶振和倍频器；所述晶振产生130MHz～200MHz范围的基准频率信号，所述倍频器对所述基准频率信号进行195次直接倍频后获得所述Ka波段本振信号输出给所述调制输出模块。作为一种优化方案，所述调制输出模块包括混频器、滤波器和隔离器；所述混频器以所述I、Q两路编码后数据为基带信号，以所述Ka波段本振信号为载波信号，进行QPSK调制或OQPSK调制生成已调信号，再通过滤波器带通滤波后经所述隔离器隔离后获得所述发射信号输出。作为一种优化方案，所述混频器为砷化镓工艺的Ka波段双平衡混频器。作为一种优化方案，所述时钟数据接收模块包括时钟接口和数据接口；所述时钟接口用于从外部接收所述输入时钟信号并传输至所述速率切换控制模块，所述数据接口用于从外部接收所述输入数据信号并传输至所述编码处理模块；所述时钟接口和所述数据接口都采用低电压差分信号接口；其中，所述数据接口用于接收4路或4路以上并行数据，所述时钟接口用于接收1路时钟信号。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术采用Ka波段QPSK或OQPSK调制，可用频带较宽，支持300Mbps或更高的数传速率，适用于中高轨卫星的中高速数传应用。本专利技术还支持全速率和半速率两种工作模式，默认全速率工作模式，在雨天或星地传输链路环境不良时，可发送指令切换到半速率工作模式以保证信道传输质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种速率可切换的星载Ka波段数传发射机，其特征在于，包括：时钟数据接收模块、速率切换控制模块、编码处理模块、本振模块和调制输出模块；所述时钟数据接收模块用于：从外部接收星上数据，所述星上数据包括输入数据信号和输入时钟信号，和将所述输入数据信号传输至所述编码处理模块，将所述输入时钟信号传输至所述速率切换控制模块；所述速率切换控制模块用于：响应外部切换指令，对所述输入时钟信号处理获得编码时钟控制所述编码处理模块的输出；所述编码处理模块用于：对所述输入数据信号编码后根据所述编码时钟输出I、Q两路编码后数据至所述调制输出模块；所述本振模块用于：产生Ka波段本振信号输出至所述调制输出模块；所述调制输出模块用于：将所述I、Q两路编码后数据与所述Ka波段本振信号进行调制并生成发射信号输出。

【技术特征摘要】
1.一种速率可切换的星载Ka波段数传发射机，其特征在于，包括：时钟数据接收
模块、速率切换控制模块、编码处理模块、本振模块和调制输出模块；
所述时钟数据接收模块用于：从外部接收星上数据，所述星上数据包括输入数据信
号和输入时钟信号，和
将所述输入数据信号传输至所述编码处理模块，将所述输入时钟信号传输至所述速
率切换控制模块；
所述速率切换控制模块用于：响应外部切换指令，对所述输入时钟信号处理获得编
码时钟控制所述编码处理模块的输出；
所述编码处理模块用于：对所述输入数据信号编码后根据所述编码时钟输出I、Q
两路编码后数据至所述调制输出模块；
所述本振模块用于：产生Ka波段本振信号输出至所述调制输出模块；
所述调制输出模块用于：将所述I、Q两路编码后数据与所述Ka波段本振信号进行
调制并生成发射信号输出。
2.根据权利要求1所述的一种速率可切换的星载Ka波段数传发射机，其特征在于，
所述速率切换控制模块包括输入时钟切换单元、锁相倍频单元、输出时钟切换单元和模
式设置单元；
所述模式设置单元响应所述外部切换指令将所述输入时钟切换单元和所述输出时
钟切换单元同时设置为全速率模式或半速率模式，
所述输入时钟切换单元响应所述全速率模式对所述输入时钟信号进行四分频处理，
再经由所述锁相倍频单元传输至所述输出时钟切换单元，所述输出时钟切换单元响应所
述全速率模式对所述锁相倍频单元的输出时钟进行直通处理并输出至所述编码处理模
块；或
所述输入时钟切换单元响应所述半速率模式对所述输入时钟信号进行二分频处理，
再经由所述锁相倍频单元传输至所述输出时钟切换单元，所述输出时钟切换单元响应所
述半速率模式对所述锁相倍频单元的输出时钟进行二分频处理并输出至所述编码处理
模块。
3.根据权利要求2所述的一种速率可切换的星载Ka波段数传发射机，其特征在于，
所述锁相倍频单元包括鉴相器、运算放大器和压控振荡器；
所述鉴相器的输入端与所述输入时钟切换单元的输出端相连，输出端与所述运算放
大器的输入端相连，所述运算放大器的输出端与所述压控振荡器的输入端相连，
所述压控振荡器的输出端分两路输出：一路为所述锁相倍频单元的输出时钟输出至
所述输出时钟切换单元，另一路输出作为反馈信号送回所述鉴相器。
4.根据权利要求2所述的一种速率可切换的星载Ka波段数传发射机，其特征在于，
所述输入时钟切换单元包括第一选通器、四分频器、第一二分频器；
所述第一选通器响应所述全速率模式将所述输入时钟信号发送给所述四分频器，所
述四分频器将所述输入时钟信号四分频处理后输出至所述锁相倍频单元，或
所述第一选通器响应所述半速率模式将所述输入时钟信号发送给所述第一二分频
器，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷鸣，叶曦，田瑞甫，陆卫强，熊文军，杨薛军，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31