一种高轨遥感卫星数据传输系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种高轨遥感卫星数据传输系统及方法，属于高轨遥感卫星的图像数据传输技术领域。本发明专利技术解决了Ka频段以及更高频段条件下的数据传输系统传输速率受限于地面大气雨衰的星地信道大幅度衰减的问题。通过在配制星地通信应答机可实时了解地面实际雨衰情况并与地面接收系统协调确定合适的传输速率，将速率调节信息传递至调制发射机与地面建立速率可调整的星地链路，解决了因小概率的强降雨导致数据传输速率难以提升、强降雨下数传系统不能使用的问题，提高了高轨数据传输系统的生存能力。能力。能力。

【技术实现步骤摘要】
一种高轨遥感卫星数据传输系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种高轨遥感卫星数据传输系统及方法，属于高轨遥感卫星的图像数据传输


技术介绍

[0002]遥感卫星的数据传输系统是实现将遥感目标的原始图像传输至地面用于生成图像应用产品的重要因素，随着高轨遥感卫星发展，对数据传输速率的需求越来越高，但受限于空间频率资源、传输距离、系统允许的空间及能源等条件，速率提升与实现的矛盾突出。
[0003]高轨卫星的数据传输系统，一般为电子侦查监视、星上平台关键信息等数据提供对地传输通道，系统需求较低，如典型的通信卫星上的数据传输系统传输速率为300Mbps、导航卫星上的传输速率为1～4Mbps，采用传统的QPSK调制方式，行波管放大器可应用于饱和区以获取足够高的放大增益，一般使用通信转发器的Ka频率资源及信道(卫星固定业务：18.8GHz～19.3GHz)即可满足要求，由于采用Ka频段后受地球大气雨衰影响较大，为了保证较恶劣条件下可用，传输速率难以提高。高轨遥感卫星的数据传输系统，需要将遥感图像数据等海量数据传输到地面，其传输需求远远高于其他静止轨道通信或导航卫星，一般速率要求在单通道600M～1.5Gbps甚至达到2Gbps以上，尽量确保高速的传输能力，且必须采用数据传输系统允许的数传信道通信频率资源及信道(卫星地球探测业务：25.5GHz～27GHz)，为了提高频带使用效率需采用高阶8PSK及以上调制方式，从而带来了行波管放大器工作在饱和区将导致的调制信号质量恶化。
[0004]现有高轨卫星的数据传输系统存在的不足为：
[0005](1)高轨卫星的数据传输系统仅可以实现800Mbps以下的数据传输能力，且数传频段工作在通信转发频段(卫星固定业务：18.8GHz～19.3GHz)，并未工作在数据传输系统允许的Ka频段(卫星地球探测业务：25.5GHz～27GHz)，无法满足高轨遥感卫星数据传输以及频率资源使用合法性的要求。
[0006](2)受限于行波管放大器饱和区线性度差等因素，难以应用高阶调制技术。
[0007](3)受限于Ka频段在地球大气的降雨概率下雨衰较大因素，难以提高数据传输速率。

技术实现思路

[0008]本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于高轨遥感卫星的数据传输系统及方法，可以实现单通道1.5Gbps～2.5Gbps的传输速率，应用高阶调制技术提供信道利用效率的同时降低了行波管饱和区的解调损失，传输频段提升至卫星对地探测业务的数据传输准用频段，满足了高轨遥感卫星数据传输的频率资源的合法性要求，同时解决了降雨概率较小时对应数传速率难以提升的问题，本专利技术的系统还能够大幅提高高轨遥感卫星数据传输系统的传输速率，并可通过天线极化复用、频分复用等技术，拓展到多通道、更高速率的系统，满足未来应用，且本专利技术的系统是可用于数据传输系统普遍使用的频
段、保证高阶调制的信号质量及信号强度，克服地面大气雨衰对速率提升限制的数据传输系统。
[0009]本专利技术的技术解决方案是：
[0010]一种高轨卫星的数据传输系统，该数据传输系统包括调制发射机、通道滤波器、行波管电源、行波管线性化器、行波管放大器、隔离器、波导滤波器、数传天线、星地通信应答机；
[0011]所述的调制发射机用于接收卫星基带数据信息，并对接收到的卫星基带数据信息首先进行高阶调制，然后进行上变频处理，得到Ka频段高阶调制信号，并将得到的Ka频段高阶调制信号输出给通道滤波器；
[0012]所述通道滤波器用于接收调制发射机发送的Ka频段高阶调制信号，并对接收的Ka频段高阶调制信号进行滤波后输出滤波后的Ka频段高阶调制信号给行波管线性化器；在滤波后的Ka频段高阶调制信号进入到行波管线性化器之前进行功率配平；
[0013]所述的行波管电源用于给行波管线性化器和行波管放大器供电；
[0014]所述的行波管线性化器用于接收经过滤波且经过功率配平的Ka频段高阶调制信号，并将接收到的经过滤波且经过功率配平的Ka频段高阶调制信号进行幅度、相位的线性化修正，得到幅度和相位匹配后的Ka频段高阶调制信号，并将得到的幅度和相位匹配后的Ka频段高阶调制信号输出给行波管放大器；
[0015]所述的行波管放大器用于接收行波管线性化器输出的幅度和相位匹配后的Ka频段高阶调制信号，并对接收的幅度和相位匹配后的Ka频段高阶调制信号进行功率放大，得到高功率的Ka频段高阶调制信号，得到的高功率的Ka频段高阶调制信号经隔离器后输出给波导滤波器，隔离器用于对行波管放大器进行输出端口的功率保护；
[0016]所述的波导滤波器用于接收经过隔离器隔离后的高功率的Ka频段高阶调制信号，并对接收到的高功率的Ka频段高阶调制信号进行滤波后输出滤波后的Ka频段调制信号给数传天线；
[0017]所述的数传天线用于接收波导滤波器输出的Ka频段高阶调制信号，并将接收到的Ka频段高阶调制信号发射给地面接收系统。
[0018]优选的，所述的调制发射机对接收到的卫星基带数据信息进行高阶调制时是指进行8PSK调制或16PSK调制。
[0019]优选的，所述的调制发射机对接收到的卫星基带数据信息进行高阶调制后进行上变频处理，得到的Ka频段高阶调制信号的传输射频频段选取为25.5～27GHz，与国际电联卫星地球探测业务所允许的Ka频段数据传输相对应。
[0020]优选的，所述的行波管放大器的放大信号频率符合卫星地球探测业务的使用要求。
[0021]优选的，所述的调制发射机1接收卫星基带数据信息的速率的确定方法为：
[0022]地面接收系统根据当前传输信道的衰减特性确定卫星基带数据信息的传输速率，并将所确定的传输速率发送给星地通信应答机，星地通信应答机将接收到的传输速率信息传递到调制发射机，调制发射机按照地面接收系统确定的卫星基带数据信息的传输速率设置，并完成卫星基带数据信息的接收。
[0023]优选的，所述调制发射机对接收到的卫星基带数据信息进行高阶调制时按照地面
接收系统确定的卫星基带数据信息的传输速率进行调制。
[0024]一种高轨遥感卫星的数据传输方法，该方法的步骤包括：
[0025]第一步，所述调制发射机接收到卫星基带数据信息后对接收到的卫星基带数据信息首先进行高阶调制，然后进行上变频处理，得到Ka频段高阶调制信号，并将得到的Ka频段高阶调制信号输出给通道滤波器；
[0026]第二步，所述通道滤波器接收调制发射机发送的Ka频段高阶调制信号后对接收的Ka频段高阶调制信号进行滤波后输出滤波后的Ka频段高阶调制信号给行波管线性化器；在滤波后的Ka频段高阶调制信号进入到行波管线性化器之前进行功率配平；
[0027]第三步，所述的行波管线性化器接收到通道滤波器输出的Ka频段高阶调制信号后将接收到的Ka频段高阶调制信号进行幅度、相位的线性化修正，得到幅度和相位匹配后的Ka频段高阶调制信号，并将得到的幅度和相位匹配后的Ka频段高阶调制信号输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高轨卫星的数据传输系统，其特征在于：该数据传输系统包括调制发射机、通道滤波器、行波管电源、行波管线性化器、行波管放大器、隔离器、波导滤波器、数传天线和星地通信应答机；所述的调制发射机用于接收卫星基带数据信息，并对接收到的卫星基带数据信息首先进行高阶调制，然后进行上变频处理，得到Ka频段高阶调制信号，并将得到的Ka频段高阶调制信号输出至通道滤波器；所述通道滤波器用于接收调制发射机发送的Ka频段高阶调制信号，并对接收的Ka频段高阶调制信号进行滤波和功率配平后输出至行波管线性化器；所述行波管电源用于给行波管线性化器和行波管放大器供电；所述行波管线性化器用于接收经过滤波且经过功率配平的Ka频段高阶调制信号，并进行幅度、相位的线性化修正，得到幅度和相位匹配后的Ka频段高阶调制信号，并输出至行波管放大器；所述行波管放大器用于接收行波管线性化器输出的幅度和相位匹配后的Ka频段高阶调制信号，并对接收的幅度和相位匹配后的Ka频段高阶调制信号进行功率放大，得到功率放大后的Ka频段高阶调制信号，得到的功率放大后的Ka频段高阶调制信号经隔离器后输出给波导滤波器，隔离器用于对行波管放大器进行输出端口的功率保护；所述波导滤波器用于接收经过隔离器隔离后的高功率的Ka频段高阶调制信号，并进行滤波后输出至数传天线；所述数传天线用于接收波导滤波器输出的滤波后功率放大后的Ka频段高阶调制信号，并发射至地面接收系统。2.根据权利要求1所述的一种高轨卫星的数据传输系统，其特征在于：所述调制发射机对接收到的卫星基带数据信息进行8PSK或16PSK调制。3.根据权利要求1或2所述的一种高轨卫星的数据传输系统，其特征在于：所述调制发射机对接收到的卫星基带数据信息进行高阶调制后进行上变频处理，得到的Ka频段高阶调制信号的传输射频频段选取为25.5～27GHz。4.根据权利要求1或2所述的一种高轨卫星的数据传输系统，其特征在于：所述的行波管放大器的放大信号频率符合卫星地球探测业务的使用要求。5.根据权利要求1所述的一种高轨卫星的数据传输系统，其特征在于：所述调制发射机1接收卫星基带数据信息时按照设定的速率进行接收，所述设定的速率的确定方法为：地面接收系统根据当前传输信道的衰减特性确定卫星基带数据信息的传输速率，并将所确定的传输速率发送给星地通信应答机，星地通信应答机将接收到的传输速率信息传递到调制发射机，调制发射机按照地面接收系统确定的卫星基带数据信息的传输速率设置，并完成卫星基带数据信息的接收。6.根据权利要求5所述的一种高轨卫星的数据传输系统，其特征在于：所述调制发射机对接收到的卫星...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振兴，张庆君，毛志毅，王建，殷振立，唐治华，东卫平，赵元清，熊洁，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：