本發(fā)明涉及航天測(cè)控通信，尤其涉及一種星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著衛(wèi)星業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，星載收發(fā)系統(tǒng)所需要處理的高頻信號(hào)帶寬越來(lái)越大，使得星載通信頻段不斷提升，也令系統(tǒng)內(nèi)的模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器在模擬域到數(shù)字域(或者數(shù)字域到模擬域)的轉(zhuǎn)換過(guò)程產(chǎn)生的噪聲與信號(hào)失真越發(fā)難以補(bǔ)償，嚴(yán)重影響星載收發(fā)系統(tǒng)的性能。通過(guò)將星載收發(fā)系統(tǒng)中的模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器向射頻端靠近，較早的在射頻端附近完成信號(hào)從模擬域到數(shù)字域(或者數(shù)字域到模擬域)的轉(zhuǎn)換，能夠在利用軟件算法處理補(bǔ)償數(shù)字信號(hào)的同時(shí)，避免額外的噪聲引入與信號(hào)失真。

2、目前模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)的采樣速率已經(jīng)達(dá)到gsps數(shù)量級(jí)，轉(zhuǎn)換器性能的顯著提高能夠?yàn)樾禽d通信提供足夠的動(dòng)態(tài)范圍，能夠有效解決衛(wèi)星平臺(tái)上有效載荷的任務(wù)帶寬大、射頻收發(fā)通道多、空間體積小、能源有限等針對(duì)性問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提供了一種星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)，包括接口模塊、接口電路、射頻捷變電路、高速adda電路、主控fpga、通信fpga、dsp、電源管理電路和時(shí)鐘管理電路：

2、所述接口模塊分別與所述接口電路、所述射頻捷變電路、所述主控fpga、所述通信fpga、所述dsp、所述電源管理電路、所述時(shí)鐘管理電路連接；

3、所述接口電路與所述主控fpga連接；

4、所述主控fpga分別與所述通信fpga、所述dsp、所述高速adda電路、所述電源管理電路、所述時(shí)鐘管理電路連接；

5、所述高速adda電路分別與所述射頻捷變電路、所述電源管理電路、所述時(shí)鐘管理電路連接；

6、所述通信fpga分別與所述dsp、所述電源管理電路、所述時(shí)鐘管理電路連接，其中，所述通信fpga用于處理數(shù)字信號(hào)，輔助所述主控fpga完成數(shù)據(jù)協(xié)議的邏輯運(yùn)算；

7、所述dsp分別與所述電源管理電路、所述時(shí)鐘管理電路連接，且所述dsp用于開(kāi)展數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的算法運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)計(jì)算。

8、優(yōu)選地，所述接口模塊包括前面板連接器和vita背板接口，用于完成遙控指令輸入、模擬遙測(cè)輸出，以及時(shí)鐘信號(hào)、電源信號(hào)、數(shù)字振蕩器信號(hào)的接入，以實(shí)現(xiàn)連通信號(hào)。

9、優(yōu)選地，所述接口電路包括電平轉(zhuǎn)換電路和接口，所述接口中的can接口、rs422接口、lvds接口、ttl接口及千兆網(wǎng)口分別針對(duì)物理層信號(hào)與網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)完成接口數(shù)據(jù)生成，用于實(shí)現(xiàn)物理層接口電平標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換和網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)協(xié)議收發(fā)。

10、優(yōu)選地，所述射頻捷變電路包含接收通道、發(fā)射通道和電調(diào)諧帶通濾波器，所述射頻捷變電路基于所述vita背板接口輸入的外部本振lo信號(hào)實(shí)現(xiàn)寬頻帶模式通信，其中，通過(guò)外部本振lo為所述發(fā)射通道、所述接收通道提供載頻，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)寬頻帶上變頻、下變頻；

11、所述發(fā)射通道、所述接收通道的輸入端和輸出端接有所述電調(diào)諧帶通濾波器，用于完成通道模擬信號(hào)的帶通濾波，其中，所述接收通道用于完成寬頻帶信號(hào)接收，且通過(guò)復(fù)用偵收通道，以實(shí)現(xiàn)電磁信號(hào)偵聽(tīng)，所述發(fā)射通道用于發(fā)送所述數(shù)據(jù)信息；

12、其中，所述電調(diào)諧帶通濾波器支持多倍頻程，用于實(shí)現(xiàn)通道帶通濾波，工作頻段可覆蓋0.7～31ghz范圍，且濾波器響應(yīng)的瞬時(shí)帶寬窄，設(shè)計(jì)體積小，有效提升收發(fā)系統(tǒng)的性能效果與空間利用率。

13、優(yōu)選地，所述主控fpga對(duì)從星上計(jì)算機(jī)接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行協(xié)議處理，并控制所述數(shù)據(jù)信息的處理計(jì)算流程，以完成所述數(shù)據(jù)信息中的接收數(shù)據(jù)的對(duì)內(nèi)輸入和所述數(shù)據(jù)信息中的發(fā)射數(shù)據(jù)的對(duì)外輸出，同時(shí)，結(jié)合所述電源管理電路對(duì)所述通信fpga及所述dsp進(jìn)行上電配置管理，其中，所述數(shù)據(jù)信息包括任務(wù)信息、跟蹤數(shù)據(jù)、目標(biāo)指示數(shù)據(jù)和用戶遙測(cè)數(shù)據(jù)在內(nèi)的信息。

14、優(yōu)選地，所述電源管理電路通過(guò)所述vi?ta背板接口將外部輸入的所述電源信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述主控fpga、所述通信fpga、所述dsp和所述高速adda電路在內(nèi)的電壓，并進(jìn)行電流、電壓及功率的檢測(cè)。

15、優(yōu)選地，所述高速adda電路包括adc電路、dac電路和捷變收發(fā)電路：

16、所述adc電路將接收輸入信號(hào)從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域；

17、所述dac電路將發(fā)射輸出信號(hào)從數(shù)字域轉(zhuǎn)換到模擬域；

18、所述捷變收發(fā)電路提供通道信號(hào)接收和通道信號(hào)發(fā)送。

19、優(yōu)選地，所述時(shí)鐘管理電路包含外部時(shí)鐘輸入與本地時(shí)鐘輸入，所述外部時(shí)鐘輸入是通過(guò)板載txco時(shí)鐘作為時(shí)鐘輸入的時(shí)鐘模式，所述本地時(shí)鐘輸入是將外部時(shí)鐘通過(guò)sma射頻頭直連輸入，默認(rèn)使用本地時(shí)鐘作為工作參考時(shí)鐘的時(shí)鐘模式；

20、其中，所述高速adda電路根據(jù)外部時(shí)鐘使用時(shí)鐘發(fā)生器作為時(shí)鐘輸入信號(hào)，所述主控fpga、所述通信fpga和所述dsp選擇本地時(shí)鐘直接輸入或者外部時(shí)鐘結(jié)合時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生輸入時(shí)鐘。

21、優(yōu)選地，所述adc電路配置通道模式，支持高采樣頻率與線路速率，能夠滿足寬瞬時(shí)帶寬應(yīng)用，以及寬頻帶直接射頻采樣；

22、所述dac電路擁有高動(dòng)態(tài)范圍和快速跳頻能力，支持直接射頻信號(hào)合成，能夠靈活調(diào)整通道數(shù)量與速度，具備快速的有效dac更新速率。

23、優(yōu)選地，所述捷變收發(fā)電路提供通道信號(hào)接收和通道信號(hào)發(fā)送，接收時(shí)能夠適配寬帶寬且射頻直接采樣，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換、功率放大等功能，發(fā)送時(shí)實(shí)現(xiàn)將輸出信號(hào)直接變頻到射頻段。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

25、1)本發(fā)明在電源管理電路中，通過(guò)vi?ta背板接口將外部輸入的電源信號(hào)轉(zhuǎn)換為主控fpga、通信fpga、dsp和高速adda電路在內(nèi)的電壓，以實(shí)現(xiàn)高效電源供應(yīng)，并提供電流、電壓、功率檢測(cè)；

26、2)本發(fā)明的時(shí)鐘管理電路包含外部時(shí)鐘輸入與本地時(shí)鐘輸入，通過(guò)時(shí)鐘管理電路實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘靈活可配置；

27、3)本發(fā)明的高速adda電路包括adc電路、dac電路和捷變收發(fā)電路，其中的adc電路配置多通道模式，支持高采樣頻率與線路速率，能夠滿足寬瞬時(shí)帶寬應(yīng)用，并可以實(shí)現(xiàn)寬帶射頻直接采樣；

28、4)本發(fā)明中主控fpga、通信fpga、dsp均具備在軌刷新重構(gòu)能力，從而使得星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在軌刷新重構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，包括接口模塊、接口電路、射頻捷變電路、高速adda電路、主控fpga、通信fpga、dsp、電源管理電路和時(shí)鐘管理電路：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述接口模塊包括前面板連接器和vita背板接口，用于完成遙控指令輸入、模擬遙測(cè)輸出，以及時(shí)鐘信號(hào)、電源信號(hào)、數(shù)字振蕩器信號(hào)的接入，以實(shí)現(xiàn)連通信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述接口電路包括電平轉(zhuǎn)換電路和接口，所述接口中的can接口、rs422接口、lvds接口、ttl接口及千兆網(wǎng)口分別針對(duì)物理層信號(hào)與網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)完成接口數(shù)據(jù)生成，用于實(shí)現(xiàn)物理層接口電平標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換和網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)協(xié)議收發(fā)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻捷變電路包含接收通道、發(fā)射通道和電調(diào)諧帶通濾波器，所述射頻捷變電路基于所述vita背板接口輸入的外部本振lo信號(hào)實(shí)現(xiàn)寬頻帶模式通信，其中，通過(guò)外部本振lo為所述發(fā)射通道、所述接收通道提供載頻，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)寬頻帶上變頻、下變頻；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述主控fpga對(duì)從星上計(jì)算機(jī)接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行協(xié)議處理，并控制所述數(shù)據(jù)信息的處理計(jì)算流程，以完成所述數(shù)據(jù)信息中的接收數(shù)據(jù)的對(duì)內(nèi)輸入和所述數(shù)據(jù)信息中的發(fā)射數(shù)據(jù)的對(duì)外輸出，同時(shí)，結(jié)合所述電源管理電路對(duì)所述通信fpga及所述dsp進(jìn)行上電配置管理，其中，所述數(shù)據(jù)信息包括任務(wù)信息、跟蹤數(shù)據(jù)、目標(biāo)指示數(shù)據(jù)和用戶遙測(cè)數(shù)據(jù)在內(nèi)的信息。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理電路通過(guò)所述vita背板接口將外部輸入的所述電源信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述主控fpga、所述通信fpga、所述dsp和所述高速adda電路在內(nèi)的電壓，并進(jìn)行電流、電壓及功率的檢測(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述高速adda電路包括adc電路、dac電路和捷變收發(fā)電路：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述時(shí)鐘管理電路包含外部時(shí)鐘輸入與本地時(shí)鐘輸入，所述外部時(shí)鐘輸入是通過(guò)板載txco時(shí)鐘作為時(shí)鐘輸入的時(shí)鐘模式，所述本地時(shí)鐘輸入是將外部時(shí)鐘通過(guò)sma射頻頭直連輸入，默認(rèn)使用本地時(shí)鐘作為工作參考時(shí)鐘的時(shí)鐘模式；

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述adc電路配置通道模式，支持高采樣頻率與線路速率，能夠滿足寬瞬時(shí)帶寬應(yīng)用，以及寬頻帶直接射頻采樣；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于vpx標(biāo)準(zhǔn)的星載數(shù)?；旌贤ㄐ畔到y(tǒng)，其特征在于，所述捷變收發(fā)電路提供通道信號(hào)接收和通道信號(hào)發(fā)送，接收時(shí)能夠適配寬帶寬且射頻直接采樣，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換、功率放大等功能，發(fā)送時(shí)實(shí)現(xiàn)將輸出信號(hào)直接變頻到射頻段。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及航天測(cè)控通信領(lǐng)域，尤其涉及一種星載寬帶通信收發(fā)系統(tǒng)，包括接口模塊、接口電路、射頻捷變電路、高速ADDA電路、主控FPGA、通信FPGA、DSP、電源管理電路和時(shí)鐘管理電路：接口模塊分別與接口電路、射頻捷變電路、主控FPGA、通信FPGA、DSP、電源管理電路、時(shí)鐘管理電路連接；接口電路與主控FPGA連接；主控FPGA分別與通信FPGA、DSP、高速ADDA電路、電源管理電路、時(shí)鐘管理電路連接；高速ADDA電路與射頻捷變電路、電源管理電路、時(shí)鐘管理電路連接；通信FPGA與DSP、電源管理電路和時(shí)鐘管理電路連接；DSP與電源管理電路、時(shí)鐘管理電路連接。本發(fā)明適用0.7～31GHz頻段，寬頻段多模式通信可選，時(shí)鐘可配置，支持星載寬帶射頻直接采樣與在軌刷新重構(gòu)，具有多通道可靈活應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：趙珺初,唐高明,任治民,黃碩,張守耀,高磊,呂振彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海航天電子通訊設(shè)備研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6