一种资源节约型激光射频一体化通信方法技术

本发明专利技术提供一种资源节约型激光射频一体化通信方法，包括以下步骤：将接收的信号做相应处理，其中，将接收的射频波束处理成数据信号和粗跟踪控制信号，将接收的激光光束处理成数据信号、粗跟踪控制信号和精跟踪控制信号，将卫星信号处理成射频波束或激光光束，并将处理得到的数据信号、射频波束和激光光束进行发送。本发明专利技术是为了解决激光射频天线的一体化、跟踪系统的一体化和信号处理系统的集成问题，提供了一种资源节约型激光射频一体化通信方法，可同时实现激光、射频两种通信功能，并且射频通信与激光通信互为备份，有效提升了通信链路的可靠性和可用率，更有效地发挥通信链路效能，提升空间通信链路的可靠性。提升空间通信链路的可靠性。提升空间通信链路的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种资源节约型激光射频一体化通信方法


[0001]本专利技术涉及电学
，具体涉及一种资源节约型激光射频一体化通信方法。

技术介绍

[0002]随着我国月球和深空探测活动的不断扩展和深入，目前用于天地通信与信息传输的频段大多属于射频频段，射频频段资源越来越紧张，难以为航天器任务提供高速、通用、高效的支持服务。目前空间通信开发激光通信研究势在必行。为了解决深空高速通信存在的难题，主要途径是提高载波频率至Ka频段和采用激光链路。同时，对于重量体积功耗受限的卫星及深空探测应用，对有效载荷的重量、体积、功耗提出了严格要求。为了有效降低通信载荷的体积、重量和功耗(SWaP)，卫星平台对通信载荷高速化、轻量化、小型化、综合化和集成化的需求愈加明显。因此，将射频通信载荷和激光通信载荷整合为一体化通信载荷，并实现激光通信与射频通信两种模式的自动切换，实现射频通信、激光通信系统和功能的集成统一成为亟需解决的关键问题。
[0003]激光射频一体化通信是将激光通信和射频通信一体化使用的一种通信方式，通过整合共用天线、跟踪系统、电子单元、热控等部分，有效降低通信载荷的体积、重量和功耗。结合激光通信传输速率高、抗干扰能力强的优势以及射频通信虽然通信速率低、易受干扰但是其信道适应能力强的特点，将两者协同使用：在信道允许时采用激光通信高速传输，在信道条件下降激光通信无法使用时采用射频通信传输，以此来提高通信系统的可通率与可用性。
[0004]现有技术一，公开号为CN103762998B的中国专利中介绍了一种大视场共天线混合射频和激光无线通信装置，通过射频激光共天线实现了混合通信，但是其射频信号和光学信号的调制解调模块是分立的，通信组件的集成度低，且采用了有信标光的捕获跟踪，跟踪系统的复杂度高；现有技术二，公开号为CN103873151B的中国专利介绍了一种兼容射频、激光和量子通信的星载集成通信系统，提供了一种可同时实现射频、激光和量子通信功能的星载通信集成系统，但其系统集成度不高，射频天线和光学天线没有一体化设计，体积、重量和功耗较大；现有技术三，公开号为CN107317593B的中国专利介绍了一种双链路通信接收系统，通过集成射频链路和激光链路接收系统，可实现射频和激光信号的混合接收，但其系统的射频接收天线和激光接收天线采用分立结构，信号处理单元集成度低，且没有发射链路，无法实现双向通信；现有技术四，公开号为CN107682044B的中国专利介绍了一种激光和射频混合传输系统，可实现激光和射频的混合通信，但其系统的射频天线和光学天线也是相互独立的结构，系统集成度不高，不利于星载和深空通信应用；现有技术五，公开号为CN110233665A的中国专利介绍了一种射频/激光协同快速捕获跟踪对准方法，可以实现在远距离全空域快速高概率捕获跟踪对准光束，但该方法仅实现了射频/激光混合捕获跟踪，无法实现射频/激光混合通信。。
[0005]以上五种技术虽然都实现了激光射频一体化通信，但并没有彻底解决激光射频天线的一体化、跟踪系统的一体化和信号处理系统的集成问题，仍存在通信载荷的体积、重量
和功耗较大的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了解决激光射频天线的一体化、跟踪系统的一体化和信号处理系统的集成问题，提供了采用一种结构简单、体积小、重量轻、集成度高，可同时实现激光、射频两种通信功能的星载通信载荷的通信方法，并且射频通信与激光通信互为备份，有效提升了通信链路的可靠性和可用率，通信载荷可以实现射频激光双通信模式的自适应模式切换，更有效地发挥通信链路效能，提升空间通信链路的可靠性。
[0007]本专利技术提供一种资源节约型激光射频一体化通信方法，包括如下步骤：
[0008]S1、信号接收：
[0009]激光射频一体化天线从空间接收射频波束后，进入步骤S2；
[0010]激光射频一体化天线从空间接收激光光束后，进入步骤S3；
[0011]综合接口模块接收卫星信号并需要处理成射频波束时，进入步骤S4；
[0012]综合接口模块接收卫星信号并需要处理成激光光束时，进入步骤S5；
[0013]卫星信号包括数据信号，链路切换信号、预指向信号；
[0014]S2、射频波束处理：
[0015]S21、射频波束转换为通信电信号和射频跟踪误差信号：
[0016]激光射频一体化天线将从空间接收的射频波束反射给激光射频分束器后反射给射频处理模块，射频处理模块将射频波束转换为通信电信号和射频跟踪误差信号；
[0017]S22、通信电信号解调为数据信号：
[0018]射频处理模块将通信电信号发送给信号处理模块解调得到数据信号并传递给综合接口模块；
[0019]S23、射频跟踪误差信号转换为粗跟踪控制信号：
[0020]射频处理模块将射频跟踪误差信号发送给综合控制模块转换为粗跟踪控制信号发送给粗跟踪伺服转台，粗跟踪伺服转台根据粗跟踪控制信号控制激光射频一体化天线指向；
[0021]S3、激光光束处理：
[0022]S31、激光光束转换为通信电信号和激光粗跟踪误差信号：
[0023]激光射频一体化天线将从空间接收的激光光束透射给激光射频分束器后发送给激光处理模块，激光处理模块将激光光束转换为通信电信号和激光粗跟踪误差信号；
[0024]S32、通信电信号解调得到数据信号和精跟踪误差信号：
[0025]激光处理模块将通信电信号发送给信号处理模块解调得到数据信号和精跟踪误差信号，信号处理模块将数据信号传递给综合接口模块；
[0026]S33、激光粗跟踪误差信号转换为粗跟踪控制信号：
[0027]信号处理模块将激光粗跟踪误差信号发送给综合控制模块转换为粗跟踪控制信号发送给粗跟踪伺服转台，粗跟踪伺服转台根据粗跟踪控制信号控制激光射频一体化天线指向；
[0028]S34、精跟踪误差信号转换成精跟踪控制信号：
[0029]激光处理模块将精跟踪误差信号发送给综合控制模块转换成精跟踪控制信号发
送给激光处理模块，激光处理模块根据精跟踪控制信号跟踪激光光束；
[0030]S4、卫星信号处理成射频波束：
[0031]S41、数据信号转换为通信电信号：
[0032]综合接口模块将接收的卫星信号中的数据信号发送给信号处理模块，信号处理模块将数据信号转换为通信电信号发送给射频处理模块；
[0033]S42、通信电信号转换为射频波束：
[0034]射频处理模块将通信电信号转换为射频波束并反射给激光射频分束器，激光射频分束器将射频波束发送给激光射频一体化天线；
[0035]S5、卫星信号处理成激光光束：
[0036]S51、卫星信号传递：
[0037]综合接口模块将卫星信号中的数据信号发送给信号处理模块，综合接口模块将卫星信号中的预指向信号发送给信号处理模块
[0038]S52、数据信号转换为通信电信号
[0039]信号处理模块将数据信号转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种资源节约型激光射频一体化通信方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、信号接收：激光射频一体化天线(1)从空间接收射频波束后，进入步骤S2；所述激光射频一体化天线(1)从空间接收激光光束后，进入步骤S3；综合接口模块(7)接收卫星信号并需要处理成射频波束时，进入步骤S4；所述综合接口模块(7)接收卫星信号并需要处理成激光光束时，进入步骤S5；所述卫星信号包括数据信号，链路切换信号、预指向信号；S2、射频波束处理：S21、射频波束转换为通信电信号和射频跟踪误差信号：所述激光射频一体化天线(1)将所述射频波束反射给激光射频分束器(2)后反射给所述射频处理模块(3)，所述射频处理模块(3)将所述射频波束转换为通信电信号和射频跟踪误差信号；S22、通信电信号解调为数据信号：所述射频处理模块(3)将所述通信电信号发送给所述信号处理模块(5)解调得到所述数据信号并传递给所述综合接口模块(7)；S23、射频跟踪误差信号转换为粗跟踪控制信号：所述射频处理模块(3)将所述射频跟踪误差信号发送给综合控制模块(6)转换为粗跟踪控制信号发送给粗跟踪伺服转台(8)，所述粗跟踪伺服转台(8)根据所述粗跟踪控制信号控制所述激光射频一体化天线(1)指向；S3、激光光束处理：S31、激光光束转换为通信电信号和激光粗跟踪误差信号：所述激光射频一体化天线(1)将从空间接收的所述激光光束透射给所述激光射频分束器(2)后发送给激光处理模块(4)，所述激光处理模块(4)将所述激光光束转换为通信电信号和激光粗跟踪误差信号；S32、通信电信号解调得到数据信号和精跟踪误差信号：所述激光处理模块(4)将所述通信电信号发送给所述信号处理模块(5)解调得到所述数据信号和精跟踪误差信号，所述信号处理模块(5)将所述数据信号传递给综合接口模块(7)；S33、激光粗跟踪误差信号转换为粗跟踪控制信号：所述信号处理模块(5)将所述激光粗跟踪误差信号发送给所述综合控制模块(6)转换为粗跟踪控制信号发送给所述粗跟踪伺服转台(8)，所述粗跟踪伺服转台(8)根据所述粗跟踪控制信号控制所述激光射频一体化天线(1)指向；S34、精跟踪误差信号转换成精跟踪控制信号：所述激光处理模块(4)将所述精跟踪误差信号发送给所述综合控制模块(6)转换成精跟踪控制信号发送给所述激光处理模块(4)，所述激光处理模块(4)根据所述精跟踪控制信号跟踪所述激光光束；S4、卫星信号处理成射频波束：S41、数据信号转换为通信电信号：所述综合接口模块(7)将接收的所述卫星信号中的所述数据信号发送给所述信号处理
模块(5)，所述信号处理模块(5)将所述数据信号转换为所述通信电信号发送给所述射频处理模块(3)；S42、通信电信号转换为射频波束：所述射频处理模块(3)将所述通信电信号转换为所述射频波束并反射给所述激光射频分束器(2)，所述激光射频分束器(2)将所述射频波束发送给所述激光射频一体化天线(1)；S5、卫星信号处理成激光光束：S51、卫星信号传递：所述综合接口模块(7)将所述卫星信号中的所述数据信号发送给所述信号处理模块(5)，所述综合接口模块(7)将所述卫星信号中的所述预指向信号发送给所述信号处理模块(5)S52、数据信号转换为通信电信号所述信号处理模块(5)将所述数据信号转换为所述通信电信号发送给所述激光处理模块(4)；S53、通信电信号转换为激光光束：所述激光处理模块(4)将所述通信电信号转换为光信号后转换为所述激光光束并反射给所述激光射频分束器(2)，所述激光射频分束器(2)将所述射频波束发送给所述激光射频一体化天线(1)；S53、预指向信号处理：所述信号处理模块(5)将所述预指向信号传递给所述综合控制模块(6)后发送给所述激光处理模块(4)，所述激光处理模块(4)根据所述预指向信号提前瞄准所述激光光束；S6、信号发送：所述激光射频一体化天线(1)将所述激光射频分束器(2)发送的所述射频波束和所述激光光束向空间发送；所述综合接口模块(7)将所述信号处理模块(5)发送的所述数据信号传递给卫星。2.根据权利要求1所述的一种资源节约型激光射频一体化通信方法，其特征在于：步骤S21包括：S211、射频波束转换为馈电信号：所述激光射频分束器(2)将所述射频波束反射到射频馈源(31)，所述射频馈源(31)将所述射频波束换为馈电信号；S212、馈电信号转换为通信电信号：所述射频馈源(31)将所述馈电信号发送给低噪声放大器(32)放大后发送给下变频器(33)，所述下变频器(33)将放大后的所述馈电信号的载波频率降低后转换为中频信号发送给中频信号发射接收模块(34)，所述中频信号发射接收模块(34)将所述中频信号转换为通信电信号；S213、馈电信号转换为射频跟踪误差信号：所述射频馈源(31)将所述馈电信号发送给跟踪接收机(37)，所述跟踪接收机(37)将所述馈电信号转换为射频跟踪误差信号。3.根据权利要求1所述的一种资源节约型激光射频一体化通信方法，其特征在于：步骤S31包括：
S311、分光：所述激光射频分束器(2)将所述激光光束透射到中继及分光镜组(41)，所述中继及分光镜组(41)将所述激光光束分光，部分透射给精跟踪快反镜(42)，其余透射给激光粗跟踪模块(4a)；S312、激光光...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵卓，刘向南，于洪涛，吴合龙，衡楠，李晓亮，谌明，
申请(专利权)人：航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：