本發(fā)明屬于通信。

背景技術(shù)：

1、隨著2020年我國北斗三號系統(tǒng)全球組網(wǎng)成功，標志著北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)綜合能力進一步提升，能夠為全球用戶提供高精度、高可靠性的導航定位、授時和短報文等服務。其中，北斗短報文服務作為區(qū)別于美國的全球定位系統(tǒng)(gps)、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(glonass)和歐盟的伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)(galileo)的特色服務。北斗短報文通信依托于北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)，繼承了衛(wèi)星通信覆蓋范圍廣及全天候的優(yōu)勢，另外也具有攜帶定位功能及成本低等優(yōu)勢。北斗短報文通信依據(jù)其顯著的優(yōu)勢，不僅可作為地面通信網(wǎng)的補充和應急保障，還可為實時數(shù)據(jù)傳輸、遠程監(jiān)控、資源管理等提供技術(shù)支持，已廣泛應用于電力、交通、氣象、環(huán)保等多個領(lǐng)域。北斗短報文的發(fā)展隨著北斗系統(tǒng)的發(fā)展不斷演進。北斗三號在兼容rdss體制的基礎(chǔ)上，采用廣義rdss體制和rnss+短報文通信體制，短報文服務能力得到了極大提升。隨著北斗短報文服務應用場景和領(lǐng)域不斷擴大，北斗短報文使得北斗系統(tǒng)具有很大的競爭優(yōu)勢。為了滿足北斗短報文服務的應用，相對應的終端設備將會更加重要。

2、當前，主流的北斗短報文終端設備的電路結(jié)構(gòu)有兩種，一是采用超外差結(jié)構(gòu)，通過混頻器將本地振蕩器和天線接收射頻信號混頻，下變頻到中頻信號，然后對中頻信號再次與次本振混頻，實現(xiàn)射頻模擬信號到基帶數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。然而，超外差結(jié)構(gòu)存在兩級混頻和中頻處理鏈路，使得系統(tǒng)在鏈路復雜度、成本、功耗、元器件數(shù)量和物理尺寸等方面，均存在較大劣勢，同時由于鏈路上多種芯片需要和外部集總器件互連也不適于未來集成化發(fā)展。二是采用直接變頻結(jié)構(gòu)，天線接收射頻信號通過混頻器跳過中頻階段，直接下變頻到基帶信號。直接變頻結(jié)構(gòu)使用一次混頻，同時沒有中頻階段，使得硬件鏈路在復雜度、成本、功耗、元器件數(shù)量和物理尺寸等方面，均存在一定優(yōu)勢。然而，直接變頻結(jié)構(gòu)在接收階段的直流偏移、二階失真、本振泄漏以及閃爍噪聲的方面，均存在較大問題，對通信系統(tǒng)的性能帶來較大影響。

3、綜上，現(xiàn)有技術(shù)一方面存在鏈路復雜、高成本、高功耗、低集成度的問題，另一方面存在直流偏移、二階失真、本振泄漏以及閃爍噪聲的問題存在。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了一種基于北斗rdss的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，解決了鏈路復雜、高成本、高功耗、低集成度的問題，同時降低了系統(tǒng)的直流偏移以及閃爍噪聲。本發(fā)明具備鏈路簡單、低成本、低功耗、高集成以及高效、穩(wěn)定的通信性能，能夠為用戶提供了實時、準確的信息傳遞手段，有力保障了通信任務的順利執(zhí)行，同時整個系統(tǒng)的器件國產(chǎn)化率達到100％，徹底打破了核心器部件長期依賴進口、受制于人的局面。

2、本發(fā)明的設計思路為：在接收階段，采用低中頻結(jié)構(gòu)，天線接收射頻信號通過混頻器直接下變頻到低中頻信號，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將低中頻信號轉(zhuǎn)換為基帶信號，而非像直接變頻結(jié)構(gòu)直接下變頻到基帶信號。系統(tǒng)采用低中頻結(jié)構(gòu)，使用一次混頻，相較于超外差結(jié)構(gòu)的二次混頻，系統(tǒng)具有的鏈路簡單、低成本、低功耗、高集成等優(yōu)勢。同時系統(tǒng)下變頻到低中頻，而低中頻信號遠離直流，所以改善了系統(tǒng)的直流偏移以及閃爍噪聲等問題。在發(fā)射階段，采用直接變頻結(jié)構(gòu)，基帶信號通過混頻器跳過中頻階段，直接上變頻到天線發(fā)射的射頻信號。系統(tǒng)即保證了系統(tǒng)的鏈路簡單、低成本、低功耗、高集成等優(yōu)勢，同時改善了系統(tǒng)發(fā)射信號的雜散問題。

3、本發(fā)明提出了一種基于北斗rdss的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，具體包括：

4、接收階段：天線接收的前向射頻信號經(jīng)過介質(zhì)濾波器、限幅器、第一級低噪聲放大器、fbar濾波器、第二級低噪聲放大器、fbar濾波器、北斗收發(fā)芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、基帶芯片。

5、其中，介質(zhì)濾波器選擇低帶內(nèi)插損高帶外抑制度的器件，用于濾除北斗發(fā)射頻點等帶外干擾信號；

6、限幅器選擇低插損、高承受功率的器件。用于防止大功率干擾通過天線進入接收鏈路，燒毀低噪聲放大器；

7、第一級低噪聲放大器選擇低噪聲系數(shù)器件，用于對輸入的接收信號進行低噪聲放大，同時前級使用低噪聲系數(shù)和高增益的放大器，能夠確保整個接收鏈路噪聲系數(shù)滿足系統(tǒng)需求，提高系統(tǒng)的接收靈敏度；

8、第一級fbar濾波器選擇小尺寸、高矩形系數(shù)的器件，用于進一步抑制帶外信號，同時確保后級放大器工作在線性區(qū)；

9、第二級低噪聲放大器選擇低噪聲系數(shù)的器件，用于為鏈路提供足夠的增益和輸出功率；

10、第二級fbar濾波器選擇小尺寸、高矩形系數(shù)的器件，進一步抑制帶外干擾信號。

11、北斗收發(fā)芯片選擇集成下變頻混頻器、中頻濾波器、鎖相環(huán)、低噪聲放大器和上變頻混頻器的高性能和高集成度的器件，用于將接收的前向射頻信號下變頻到低中頻信號；

12、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片選擇14bit的高分辨率的器件用于將低中頻模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號；

13、基帶芯片，用于處理基帶信號，同時芯片支持抗窄帶、欺騙信號，加密芯片，從而實現(xiàn)信息加解密功能，確保北斗短報文安全通信。基帶芯片實現(xiàn)前向信號的捕獲跟蹤、解擴解調(diào)，得到原始信道幀數(shù)據(jù)。

14、發(fā)射階段：返向數(shù)據(jù)經(jīng)過基帶芯片、北斗收發(fā)芯片、聲表濾波器、低噪聲放大器、溫度補償器、低通濾波器、功放單元和天線。

15、其中，基帶芯片，用于處理基帶信號，同時芯片支持抗窄帶、欺騙信號，加密芯片，從而實現(xiàn)信息加解密功能，確保北斗短報文安全通信?；鶐酒瑢崿F(xiàn)返向發(fā)射信號預處理；

16、北斗收發(fā)芯片選擇集成下變頻混頻器、中頻濾波器、鎖相環(huán)、低噪聲放大器和上變頻混頻器的高性能和高集成度的器件，用于將基帶信號直接上變頻到射頻信號；

17、聲表濾波器選擇小尺寸、高帶外抑制度的器件，用于初步抑制帶外諧波和雜散信號，降低帶外功率譜密度；

18、低噪聲放大器選擇低噪聲系數(shù)，用于對輸入的發(fā)射信號進行低噪聲放大，平衡鏈路中的π衰、濾波器等無源損耗，為鏈路提供充足的增益余量；

19、溫度衰減器用于平衡鏈路有源半導體器件高溫增益低、低溫增益高的特性；

20、低通濾波器選擇小尺寸、ltcc的器件，用于抑制發(fā)射鏈路的二～四次諧波以及高頻信號干擾；

21、功放單元用于提供發(fā)射信號足夠的發(fā)射功率。

22、有益效果

23、1、通過在系統(tǒng)的接收階段采用低中頻架構(gòu)的設計，帶來了鏈路簡單、低成本、低功耗、高集成、低直流偏移以及低閃爍噪聲等技術(shù)效果；

24、2、通過在系統(tǒng)的發(fā)射階段直接變頻結(jié)構(gòu)的設計，帶來了系統(tǒng)的鏈路簡單、低成本、低功耗、高集成和低雜散等技術(shù)效果；

25、3、通過在系統(tǒng)的接收階段采用介質(zhì)濾波器和fbar濾波器的組合的設計，帶來了高靈敏度和抗干擾的技術(shù)效果；

26、4、通過在系統(tǒng)的接收階段采用14bit高分辨率和高采樣頻率模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設計，帶來了高靈敏度和抗干擾的技術(shù)效果；

27、5、本發(fā)明采用國產(chǎn)化成熟芯片設計，使用芯片數(shù)量少且成本可控，對星測試性能好，符合市場大規(guī)模應用需求。

技術(shù)特征：

1.一種基于北斗rdss的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于：包括接收通道和發(fā)射通道，其中，接收通道采用低中頻結(jié)構(gòu)，天線接收射頻信號通過混頻器直接下變頻到低中頻信號，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將低中頻信號轉(zhuǎn)換為基帶信號；發(fā)射通道，采用直接變頻結(jié)構(gòu)，基帶信號通過混頻器跳過中頻階段，直接上變頻到天線發(fā)射的射頻信號。

2.根據(jù)權(quán)1所述的一種基于北斗rdss的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于：接收通道依次包括介質(zhì)濾波器、限幅器、第一級低噪聲放大器、fbar濾波器、第二級低噪聲放大器、fbar濾波器、北斗收發(fā)芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和基帶芯片。

3.根據(jù)權(quán)1或2所述的一種基于北斗rdss的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于：發(fā)射通道依次包括基帶芯片、北斗收發(fā)芯片、聲表濾波器、低噪聲放大器、溫度補償器、低通濾波器、功放單元。

4.根據(jù)權(quán)2所述的一種基于北斗rdss的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于：接收通道中的，

5.根據(jù)權(quán)4所述的一種基于北斗rdss的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于：接收通道中的，

6.根據(jù)權(quán)5所述的一種基于北斗rdss的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于：第一級濾波器的尺寸不大于3mm?x?3mm?x?0.85mm，第二級濾波器的尺寸不大于3mm?x?3mm?x?0.85mm。

7.根據(jù)權(quán)3所述的一種基于北斗rdss的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于：發(fā)射通道中的，

8.根據(jù)權(quán)6所述的一種基于北斗rdss的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于：發(fā)射通道中的，

9.根據(jù)權(quán)8所述的一種基于北斗rdss的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其特征在于：聲表濾波器的尺寸不大于3.8mm?x?3.8mm?x?1.5mm，低通濾波器的尺寸不大于3.2mm?x?1.6mm?x?0.94mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種基于北斗RDSS的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，具體包括接收通道和發(fā)射通道。接收通道采用低中頻結(jié)構(gòu)，天線接收射頻信號通過混頻器直接下變頻到低中頻信號，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將低中頻信號轉(zhuǎn)換為基帶信號。系統(tǒng)采用低中頻結(jié)構(gòu)，使用一次混頻，相較于超外差結(jié)構(gòu)的二次混頻，系統(tǒng)具有的鏈路簡單、低成本、低功耗、高集成等優(yōu)勢。同時系統(tǒng)下變頻到低中頻，而低中頻信號遠離直流，所以改善了系統(tǒng)的直流偏移以及閃爍噪聲等問題。發(fā)射通道采用直接變頻結(jié)構(gòu)，基帶信號通過混頻器跳過中頻階段，直接上變頻到天線發(fā)射的射頻信號。系統(tǒng)即保證了系統(tǒng)的鏈路簡單、低成本、低功耗、高集成等優(yōu)勢，同時改善了系統(tǒng)發(fā)射信號的雜散問題。

技術(shù)研發(fā)人員：付宇璠,邵瑜,孫統(tǒng)雷,劉瑋,林寶玉,陳庚,張元申,張九成,谷子偉,李姝玥
受保護的技術(shù)使用者：北京航天科工世紀衛(wèi)星科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9