CN101902240B - 卫星通信便携站小型化结构的设置方法 - Google Patents

Abstract

卫星通信便携站小型化结构的设置方法，1)将天线主面口径减小，天线主面及支撑杆材料采用碳纤维复合材料制作；2)射频设备的收发信机一体化设计；发射机和接收机中的双工器共用；3)采用电路结构零中频方案；4)在调制解调和接口的硬件设计中将采用BGA封装的DSP和FPGA芯片代替原有TQFP封装的同功能芯片，采用BGA封装的Flash代替原有的PLCC封装的ROM芯片，减小设备的体积和功耗；5)采用合理的电源管理方案，控制小型功率继电器或相应的电子开关来管理各通道的加电情况，对于需要多路电压供电且功耗较大的数字电路采用专用的电源管理芯片；采用高效电池以及节能的终端方案。

Description

卫星通信便携站小型化结构的设置方法

技术领域

本发明属于卫星通信系统中的一种技术方案。

背景技术

卫星通信便携站具有较强的组网和话音通信能力，是卫星通信中的一种重要装备。便携站适用性强，可用于众多军事领域，能满足平时和战时的战略军事通信需求，为大地域范围内的机动作战通信指挥提供了较好的通信保障。但随着的时代的发展，新时期的目标也在转变，这就对通信装备—在体积、重量、可靠性和通信保障能力等方面提出了新的要求。此外，与以前的设计条件相比，一些新技术以及新器件的出现也使得开发设计新装备成为可能，基于新的使用需求，我们设计了此方案。

发明内容

本发明内容就是提出一种卫星通信便携站小型化结构，将便携站装备进行小型化和节能设计改造以提高其使用性能。本发明技术方案是：

1.天线设计时将结合通信设备进行一体化、小型化设计。将天线主面口径减小，天线主面及支撑杆材料采用碳纤维复合材料制作

2.射频设备的收发信机一体化设计。收发信机电路中采用小型化的大规模集成电路和小体积器件，发射机和接收机中的部分功能可以共用。

3.采用电路结构最简单的零中频方案。采用一次变频方式，直接在L波段实现500MHz带宽的调制解调，上变频器将基带信号一次性调制到L波段，下变频器则把接收的L波段射频直接解调为基带信号。中频设备中的本振采用DDS+PLL，DDS的输出作为PLL的参考。DDS实现细频率步进，可以满足校频要求。PLL实现大频率步进，可以覆盖500MHz带宽，采用大频率步进可以降低输出相噪。

4.在调制解调和接口的硬件设计中将利用最新的芯片技术和封装技术以减小设备的体积和功耗。

5.采用合理的电源管理方案，在尽量减少电源模块品种的同时增加对电源输出的控制，通过控制小型功率继电器或相应的电子开关来管理各通道的加电情况，对于需要多路电压供电且功耗较大的数字电路则考虑采用专用的电源管理芯片。

6.采用高效电池以及节能的终端方案。

本发明的有益效果是，本方案设计使卫星通信便携站的体积、重量、功耗减小一半之多，供电时间延长一倍，单人开通时间缩短一半，增强了便携站的实际使用性能。

附图说明

图1表示为卫星便携站结构组成。设备单元都进行了一体化的方案设计。

图2表示为卫星便携站电源管理设计方案。

具体实施方式

1.小型化设计方面

1)天线改造。

将天线主面口径减小，天线主面及支撑杆材料采用碳纤维复合材料制作，它的突出优点是热膨胀系数极小、精度高、重量轻、耐腐蚀、寿命长。

2)射频设备的收发信机一体化设计。

把发射机和接收机合为一体，电路中采用小型化的大规模集成电路和小体积器件，发射机和接收机中的部分功能可以共用(双工器)。

3)在便携站改造实施方案中将采用一次变频方式。

直接在L波段实现500MHz带宽的调制解调，上变频器将基带信号一次性调制到L波段，下变频器则把接收的L波段射频直接解调为基带信号。中频设备中的本振采用DDS+PLL，DDS的输出作为PLL的参考。DDS实现细频率步进，可以满足校频要求。PLL实现大频率步进，可以覆盖500MHz带宽，采用大频率步进可以降低输出相噪。这种设计方案的优点是去掉了两次变频，因此也就省去了两个频率源以及变频和滤波电路。而且用射频大规模集成电路来实现变频，电路均装入屏蔽盒中，既能满足性能指标要求，也将射频模拟电路与基带数字电路相互隔离，避免空间串扰，而且整个变频器体积小，重量轻。

在变频器设计中采用的AD9835芯片是AD公司生产的性能很好的直接数字频率合成芯片。与传统的芯片相比，不但具有一般芯片所具有的相位累加器，正弦值存储表，还在相位累加器前加了一级频率累加器，后面集成了数模转换器，可提供正交的I/Q两路输出。在频率累加器的作用下产生线性增加的瞬时频率，经相位累加器输出信号的二次瞬时相位，以此相位值寻址正弦值存储表，得到与相位对应的幅度量比值，再经数模转换得到连续的阶梯波，经设计的滤波器滤除其中的高频分量，将得到的信号送到PE3236倍频电路。PE3236芯片是Peregrine Semiconductor公司生产的一种高性能的整数分频集成数字锁相环芯片。它由前置分频器、计数器、频率鉴相器和控制逻辑组成，计数器R和M分配给参考频率和前置分频器，各自的值储存在20b的寄存器中，两级20b锁存器能构成“乒乓”计数器。附加的计数器A被用在系数选择逻辑中，频率鉴相器产生控制信号，控制逻辑包含片选接口，数据能通过串口总线、并口总线、管脚的硬布线3种方式写入。有不同的操作和失锁检测模式，它的可编程性和双锁存结构使其更适于用在小数分频器或∑-Δ上。

4)调制解调板改造。

在调制解调板的硬件设计中将利用最新的芯片技术和封装技术以减小设备的体积和功耗，例如可以采用BGA封装的DSP和FPGA芯片代替原有TQFP封装的同功能芯片，采用BGA封装的Flash代替原有的PLCC封装的ROM芯片。这些手段都可以在一定程度上减小调制解调板的体积和功耗。将部分原来用硬件完成的工作软件化，例如可以将原调制解调板中用来完成维特比译码工作的占用较大体积的Q1900芯片用DSP或FPGA来实现以减小调制解调板的体积与功耗。

5)配套的设备如声码器、保密机和电池等都进行小型化和一体化设计，减小整套设备尺寸。

2.节能化设计

1)各个模块单元的简化设计，已经从各个部件上减小了整机的功耗。随着微电子技术的发展，采用新的DSP、FPGA、接口芯片，也进一步了降低功耗。

2)采用合理的电源管理方案，通过控制小型功率继电器或相应的电子开关来管理各通道的加电情况。比如射频设备采用与信道相对独立的供电，对于功放电源还将考虑稳压输出，将设备的电源干扰降至最低并保证射频信号的输出品质。

3)尽量减少电源模块品种的同时增加对电源输出的控制，对于需要多路电压供电且功耗较大的数字电路(如DSP、FPGA等)则考虑采用专用的电源管理芯片(如TI公司的TPS75003)。电源管理芯片是供电的控制中枢，实现多路电压输出并能控制电源的输出及其他行为(如：保护、切换)。通过对输出的控制，可以使电源的输出满足各种功能要求(如：恒压限流)。

Claims (1)

1.卫星通信便携站小型化结构的设置方法，其特征是

1）天线设计时将结合通信设备进行一体化、小型化设计：将天线主面口径减小，天线主面及支撑杆材料采用碳纤维复合材料制作；

2）射频设备的收发信机一体化设计；收发信电路中采用小型化的大规模集成电路和小体积器件，发射机和接收机中的双工器共用；

3）采用电路结构零中频方案；采用一次变频方式，直接在L波段实现500MHz带宽的调制解调，上变频器将基带信号一次性调制到L波段，下变频器则把接收的L波段射频直接解调为基带信号；中频设备中的本振采用DDS+PLL，DDS的输出作为PLL的参考；DDS实现细频率步进，满足校频要求；PLL实现大频率步进，覆盖500MHz带宽，采用大频率步进降低输出相噪；

4）在调制解调和接口的硬件设计中将采用BGA封装的DSP和FPGA芯片代替原有TQFP封装的同功能芯片，采用BGA封装的Flash代替原有的PLCC封装的ROM芯片，减小设备的体积和功耗；

5）采用合理的电源管理方案，控制小型功率继电器或相应的电子开关来管理各通道的加电情况，对于需要多路电压供电且功耗较大的数字电路采用专用的电源管理芯片；

6）采用高效电池。

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