一种应用于微纳卫星的单板式馈电单元制造技术

本发明专利技术提供一种应用于微纳卫星的单板式馈电单元，包括下变频通道、数字基带、上变频通道和本振；所述下变频通道包括合路器、射频前端、混频器、变频增益控制器和二中放；所述数字基带包括电源处理、模拟数字转换器、FPGA和低通滤波器；所述上变频通道包括调制器、滤波器、功率放大器和隔离器；所述本振包括晶振、第一锁相本振、第二锁相本振和第三锁相本振。本发明专利技术采用一块CPCI标准3U板卡式设计，无需手工飞线、工艺流程简单、研制周期短；采用高度集成化的单板式设计，降低了体积功耗重量；采用数字锁相本振和软件无线电技术，配置更加灵活；集成了卫星遥控遥测和数传等多种功能，工作在C频段，功能全同时提高了频率资源的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于微纳卫星的单板式馈电单元
本专利技术涉及卫星测控、数传领域，特别涉及一种应用于微纳卫星的单板式馈电单元。
技术介绍
随着海事、电力、林业、低轨移动通信等行业对卫星应用需求的不断增长，国内微纳卫星的应用技术迅猛发展。微纳卫星因其研制周期短，针对性强，适用于执行紧急特定任务、新技术快速空间演示验证以及民商用航天。随着卫星星座概念的不断提出，卫星组网技术的发展，微纳卫星将呈现产业化发展趋势。但同时相比传统卫星，微纳卫星对体积、功耗、重量、成本、频率资源等方面的要求较为严苛。传统大卫星中一般由S频段测控应答机完成卫星上行遥控接收解调和下行遥测调制发射功能，由X频段数传完成载荷数据的处理和下传，其中应答机和数传都是以独立的单机设计，每台单机至少在几千克以上，功耗在几十瓦以上，难以满足微纳卫星的使用需求，同时传统卫星采用了宇航级器件，研制成本高，研制周期长也不适用于微纳卫星。根据微纳卫星的需求，本专利技术中设计的馈电单元工作在C频段，仅用一块CPCI标准3U板卡，集成了卫星遥控遥测和数传的功能，取代了原本一般大卫星中由测控应答机、遥控遥测单元、数传等多台独立单机，重量功耗等都降低了一个数量级以上。同时采用军温级器件加严考核后按照I级降额使用，降低研制成本的同时保证产品的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于微纳卫星的单板式馈电单元，以满足微纳卫星体积小、功耗低、重量轻、周期短、配置灵活、功能集中等要求。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：提供一种应用于微纳卫星的单板式馈电单元，包括下变频通道、数字基带、上变频通道和本振；所述下变频通道包括合路器、射频前端、混频器、变频增益控制器和二中放；所述数字基带包括电源处理、模拟数字转换器、FPGA和低通滤波器；所述上变频通道包括调制器、滤波器、功率放大器和隔离器；所述本振包括晶振、第一锁相本振、第二锁相本振和第三锁相本振；所述合路器用于将卫星对天天线和对地天线接收的上行射频信号合成一路后发送到所述射频前端，所述射频前端将接收到的信号进行滤波、高增益低噪声放大后发送至混频器，所述混频器将接收到的射频信号与所述第一锁相本振输出的信号进行下混频并发送至变频增益控制器，所述变频增益控制器将接收到的信号进行放大并与第二锁相本振输出的信号进行下变频和自动增益控制后输出中频信号至所述数字基带；所述电源处理将整星提供的一次电源进行稳压处理后为馈电单元各模块供电，所述模拟数字转换器将所述下变频通道输出的中频信号进行AD采样后发送到FPGA，所述FPGA将AD采样信号锁频锁相、位同步、帧同步后输出上行遥控或数据块至整星综合电子，同时将载荷数据和下行遥测数据进行组侦、加扰、编码之后输出至低通滤波器；所述低通滤波器对FPGA输出的下行基带信号进行低通滤波处理后输出至上变频通道；所述调制器将数字基带输出的下行基带信号进行调制至第三锁相本振输出的下行载波频率上，所述滤波器对调制器输出的调制信号进行滤波处理，滤除谐波和杂波，所述功率放大器对下行信号进行高增益高效率的增益放大，所述隔离器用于保证功率放大器与发射天线之间的阻抗匹配性；所述晶振为第一锁相本振、第二锁相本振、第三锁相本振和FPGA提供基准时钟，所述第一锁相本振将晶振提供的时钟信号锁相倍频后产生本振信号至混频器，所述第二锁相本振将晶振提供的时钟信号锁相倍频后产生本振信号至变频增益控制器，所述第三锁相本振将晶振提供的时钟信号锁相倍频后产生本振信号至调制器。进一步的，所述混频器采用双平衡混频器。进一步的，所述模拟数字转换器采用12位AD芯片。进一步的，所述晶振采用20MHz温补晶振。进一步的，所述调制器直接将基带信号调制在下行4000MHz载波上，调制器的不平衡度为0.11dB幅度，相位不平衡度为0.13度。进一步的，所述第一锁相本振、第二锁相本振和第三锁相本振均为：参考频率20MHz，输出频率(20÷R×N)MHz，其中第一锁相本振R＝1、N＝280，锁相倍频后产生5600MHz本振信号至混频器；第二锁相本振R＝20、N＝330，锁相倍频后产生330MHz本振信号至变频增益控制器；第三锁相本振R＝1、N＝200，锁相倍频后产生4000MHz本振信号至调制器。本专利技术提供的应用于微纳卫星的单板式馈电单元采用一块CPCI标准3U板卡式设计，无需手工飞线、工艺流程简单、研制周期短；采用高度集成化的单板式设计，降低了体积功耗重量；采用数字锁相本振和软件无线电技术，配置更加灵活；集成了卫星遥控遥测和数传等多种功能，工作在C频段，功能全同时提高了频率资源的利用率；采用军温级器件加严考核后按照I级降额使用，降低研制成本的同时保证产品的可靠性。附图说明下面结合附图对专利技术作进一步说明：图1为本专利技术中CPCI板卡及各个功能分腔示意图；图2为本专利技术的原理框图；图3为本专利技术中锁相本振的原理框图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的应用于微纳卫星的单板式馈电单元作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术的核心思想在于，本专利技术提供的应用于微纳卫星的单板式馈电单元采用一块CPCI标准3U板卡式设计，无需手工飞线、工艺流程简单、研制周期短；采用高度集成化的单板式设计，降低了体积功耗重量；采用数字锁相本振和软件无线电技术，配置更加灵活；集成了卫星遥控遥测和数传等多种功能，工作在C频段，功能全同时提高了频率资源的利用率；采用军温级器件加严考核后按照I级降额使用，降低研制成本的同时保证产品的可靠性。一种应用于微纳卫星的单板式馈电单元，如图1所示，采用CPCI标准3U板卡式设计，用结构对各功能部分进行分腔屏蔽处理，保证微纳卫星力学要求的同时也保证了微纳卫星较高的EMC指标。如图2所示，主要包括下变频通道部分、数字基带部分、上变频通道部分、锁相本振部分。系统工作在C频段，上行频率6000MHz，信息速率64Kbps，下行4000MHz，信息速率2Mbps，输出功率2W为例，相对传统S频段测控，提高了上下行的速率，相对传统X频段数传，增加了上行遥控功能。合路器是将卫星对天天线和对地天线接收的上行6000MHz射频信号合成一路后送射频前端，系统保证链路余量的情况下，采用对天对地两副天线保证在卫星姿态不确定的情况下，依然能够收到上行遥控信号；射频前端集成了微型化的介质滤波器和高增益低噪声系数的低噪放的功能，对上行6000MHz射频信号进行宽带滤波、低噪声放大，期中宽带滤波器对下行4000MHz具有60dB以上的抑制，保证收发全双工工作时，收发隔离；混频器采用双平衡混频器，是将射频前端滤波器放大后的6000MHz射频信号与锁相本振1输出的5600MHz信号进行下混频至400MHz，送变频增益控制器处理；变频增益控制器集混频和60dB自动增益控制功能为一体，将混频器输出的400MHz信号进行放大后与锁相本振2输出的330MHz信号下混频至70MHz，再经自动增益控制后输出0dBm的中频信号至数字基带进行AD采样。模拟数字转换器使用的低功耗的12位AD芯片，对下变频通道变频增益控制器输出的70MHz中频信号进行带通采样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于微纳卫星的单板式馈电单元，其特征在于，包括下变频通道、数字基带、上变频通道和本振；所述下变频通道包括合路器、射频前端、混频器、变频增益控制器和二中放；所述数字基带包括电源处理、模拟数字转换器、FPGA和低通滤波器；所述上变频通道包括调制器、滤波器、功率放大器和隔离器；所述本振包括晶振、第一锁相本振、第二锁相本振和第三锁相本振；所述合路器用于将卫星对天天线和对地天线接收的上行射频信号合成一路后发送到所述射频前端，所述射频前端将接收到的信号进行滤波、高增益低噪声放大后发送至混频器，所述混频器将接收到的射频信号与所述第一锁相本振输出的信号进行下混频并发送至变频增益控制器，所述变频增益控制器将接收到的信号进行放大并与第二锁相本振输出的信号进行下变频和自动增益控制后输出中频信号至所述数字基带；所述电源处理将整星提供的一次电源进行稳压处理后为馈电单元各模块供电，所述模拟数字转换器将所述下变频通道输出的中频信号进行AD采样后发送到FPGA，所述FPGA将AD采样信号锁频锁相、位同步、帧同步后输出上行遥控或数据块至整星综合电子，同时将载荷数据和下行遥测数据进行组侦、加扰、编码之后输出至低通滤波器；所述低通滤波器对FPGA输出的下行基带信号进行低通滤波处理后输出至上变频通道；所述调制器将数字基带输出的下行基带信号进行调制至第三锁相本振输出的下行载波频率上，所述滤波器对调制器输出的调制信号进行滤波处理，滤除谐波和杂波，所述功率放大器对下行信号进行高增益高效率的增益放大，所述隔离器用于保证功率放大器与发射天线之间的阻抗匹配性；所述晶振为第一锁相本振、第二锁相本振、第三锁相本振和FPGA提供基准时钟，所述第一锁相本振将晶振提供的时钟信号锁相倍频后产生本振信号至混频器，所述第二锁相本振将晶振提供的时钟信号锁相倍频后产生本振信号至变频增益控制器，所述第三锁相本振将晶振提供的时钟信号锁相倍频后产生本振信号至调制器。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于微纳卫星的单板式馈电单元，其特征在于，包括下变频通道、数字基带、上变频通道和本振；所述下变频通道包括合路器、射频前端、混频器、变频增益控制器和二中放；所述数字基带包括电源处理、模拟数字转换器、FPGA和低通滤波器；所述上变频通道包括调制器、滤波器、功率放大器和隔离器；所述本振包括晶振、第一锁相本振、第二锁相本振和第三锁相本振；所述合路器用于将卫星对天天线和对地天线接收的上行射频信号合成一路后发送到所述射频前端，所述射频前端将接收到的信号进行滤波、高增益低噪声放大后发送至混频器，所述混频器将接收到的射频信号与所述第一锁相本振输出的信号进行下混频并发送至变频增益控制器，所述变频增益控制器将接收到的信号进行放大并与第二锁相本振输出的信号进行下变频和自动增益控制后输出中频信号至所述数字基带；所述电源处理将整星提供的一次电源进行稳压处理后为馈电单元各模块供电，所述模拟数字转换器将所述下变频通道输出的中频信号进行AD采样后发送到FPGA，所述FPGA将AD采样信号锁频锁相、位同步、帧同步后输出上行遥控或数据块至整星综合电子，同时将载荷数据和下行遥测数据进行组侦、加扰、编码之后输出至低通滤波器；所述低通滤波器对FPGA输出的下行基带信号进行低通滤波处理后输出至上变频通道；所述调制器将数字基带输出的下行基带信号进行调制至第三锁相本振输出的下行载波频率上，所述滤波器对调制器输出的调制信号进行滤波处理，滤除谐波和杂波，所述功率放大器对下行信号进行高增益高...

【专利技术属性】
技术研发人员：周胜，鲁平元，杜检来，潘建权，
申请(专利权)人：上海航天电子有限公司，上海科学仪器厂，
类型：发明
国别省市：上海,31