CN102624438B - 卫星数据收集接收机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星数据收集接收机，包括接收天线、接收滤波器、高频开关、第一低噪声接收前端模块、第一自动增益控制模块、第一声表面波双通道滤波器模块、第一中放通道模块、第二低噪声接收前端模块、第二自动增益控制模块、第二表面波双通道滤波器模块、第二中放通道模块、第一本振频率源以及第二本振频率源。本发明解决了现有卫星数据收集接收机接收稳定性和频率稳定度性能的瓶颈问题，提高了数据收集的载噪比和成功率，达到了应用效果。

Description

卫星数据收集接收机

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，特别涉及一种卫星数据收集接收机。

背景技术

卫星数据收集接收机是卫星的重要有效载荷。卫星数据收集系统具有通信距离远、覆盖面积大、不受地理条件限制、适于多种业务传输等一系列的特点。数据收集接收机主要应用于我国境内地面气象站以及无法建立气象站的地区，能够收集通过数据收集平台(DCP)所获得的各种气象、水文、资源、海洋、森林等资料数据。

在目前国内卫星领域中，低噪声、高灵敏度、高增益接收机是传统卫星接收机的关键技术。随着空间电磁环境的恶化，在接收端高灵敏度接收机抗干扰能力日显不足，越来越不能满足用户需求的增长。而且传统的卫星接收机多由分立器件设计，在卫星地影期温度的适应能力较差，严重影响系统接收稳定性和频率稳定度性能，已经不能满足复杂多变的数据收集要求，导致系统载噪比较低，应用达不到要求。

发明内容

为了解决现有技术系统接收稳定性和频率稳定度性能等方面的缺点，导致载噪比较低，应用达不到要求等方面的不足，本发明的目的在于提供一种具有较高稳定性的卫星数据收集接收机。

为了实现上述目的，本发明提供了一种卫星数据收集接收机，包括接收天线101、接收滤波器102、高频开关103、第一低噪声接收前端模块104、第一自动增益控制模块105、第一声表面波双通道滤波器模块106、第一中放通道模块107、第二低噪声接收前端模块108、第二自动增益控制模块109、第二表面波双通道滤波器模块110、第二中放通道模块111、第一本振频率源112以及第二本振频率源113；其中，

所述的接收天线101、接收滤波器102、高频开关103依次连接，所述的高频开关103分别连接到所述的第一低噪声接收前端模块104与所述的第二低噪声接收前端模块108；所述的第一低噪声接收前端模块104、第一自动增益控制模块105、第一声表面波双通道滤波器模块106、第一中放通道模块107依次连接；第二低噪声接收前端模块108、第二自动增益控制模块109、第二表面波双通道滤波器模块110、第二中放通道模块111依次连接；所述的第一本振频率源112分别连接到所述的第一低噪声接收前端模块104与第一中放通道模块107；所述的第二本振频率源113依次连接到第二低噪声接收前端模块108与第二中放通道模块111；所述第一中放通道模块107、第二中放通道模块111还分别连接到所述第一自动增益控制模块105、第二自动增益控制模块109；

所述接收天线101用于接收上行信号并将所述的上行信号发送到所述的接收滤波器102中；

所述接收滤波器102用于对所述接收天线101送来的信号进行滤波、带外杂波和干扰抑制；

所述高频开关103用于设置所述上行信号的传输通道；

所述第一低噪声接收前端模块104或第二低噪声接收前端模块108用于对上行信号进行低噪声放大和滤波，并与所述第一本振频率源112或第二本振频率源113提供的本振一完成下变频，使得输出降到低中频，并提供足够的通道增益和实现增益控制；

所述第一自动增益控制模块105或第二自动增益控制模块109用于对通道设置延迟AGC，控制上行平台的路数，将需要送至后级功放的信号电平控制在一定范围内；

所述第一声表面波双通道滤波器模块106或第二表面波双通道滤波器模块110用于对带外杂散信号进行抑制，并对已经被占用的中间频段进行带阻抑制，形成两条不同的数据通道；

所述第一中放通道模块107或第二中放通道模块111用于根据所述第一本振频率源112或第二本振频率源113提供的本振二，完成对信号的二次变频与中频放大滤波，然后输出；

所述第一本振频率源112或第二本振频率源113用于提供本振信号。

上述技术方案中，所述的第一本振频率源112或第二本振频率源113采用高稳定度温度补偿晶振214作为振源，利用第一谐波发生器213或第二谐波发生器215取出相应的谐波，然后采用九倍频声表面波滤波器SAW212、第一RF集成放大器211形成所述的本振一信号，采用四倍频声表面波滤波器SAW216、第二RF集成放大器217形成所述的本振二信号，从而提供了变频所需的两路本振信号。

上述技术方案中，所述的第一低噪声接收前端模块104或第二低噪声接收前端模块108包括有低噪声放大器201、镜像抑制滤波器202、变频器203、RF集成放大器204以及增益控制单元205；其中，所述的低噪声放大器201将放大后的低噪声信号传输到所述镜像抑制滤波器202，由该滤波器实现镜像抑制和本振抑制；信号在变频器203中变频后，输出结果传输到RF集成放大器204，在传输过程中由增益控制单元205实现增益控制。

上述技术方案中，所述低噪声放大器201的基片选用环氧基片。

上述技术方案中，所述增益控制单元205包括有至少两个不同大小的数控衰减器，通过开关选择，由这些数控衰减器实现四档增益控制。

上述技术方案中，所述的第一中放通道模块107或第二中放通道模块111包括有级联的RF集成放大器和窄带声表面波滤波器207、混频器208以及另一级联的RF集成放大器和窄带声表面波滤波器209。

本发明的优点在于：

本发明的数据收集接收机克服了晶体管放大器调谐方式极易出现失谐和自激，热敏电阻温度特性的非线性，使得补偿网络较难拟合，导致本振频率精度和稳定度的达不到要求，系统接收稳定性和频率稳定度差等方面的缺点。本发明经过地面各项试验测试以及卫星试验的考核，证明其技术方案有效、稳定可靠。本发明解决了现有的卫星不足，达到了接收稳定性和频率稳定度显著提高，采取的射频集成设计措施有效，提高了数据收集的载噪比和成功率，

本发明的数据收集接收机对各种型号卫星以及其他航天器的系统设计具有一定的通用性，可应用于所有航天飞行器的通信接收系统。

附图说明

图1为本发明卫星射频集成UHF数据收集接收机的结构框图；

图2为本发明卫星射频集成UHF数据收集接收机设计方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

在图1中示出了在一个实施例中，本发明的卫星射频集成UHF数据收集接收机的结构图。如图所示，该接收机包括：

接收天线101，该天线与接收滤波器102连接，它用于接收上行信号并将所述的上行信号发送到所述的接收滤波器102中。

接收滤波器102，该滤波器通过射频电缆与接收天线101连接，并且通过高频电缆与高频开关103连接。它用于对接收天线101送来的信号进行滤波、带外杂波和干扰抑制后，将信号送高频开关103。

高频开关103，它用于设置所述上行信号的传输通道。这一开关通过射频电缆同接收滤波器102、第一低噪声接收前端模块104、第二低噪声接收前端模块108连接。

第一低噪声接收前端模块104或第二低噪声接收前端模块108，用于对上行信号进行低噪声放大和滤波，并与第一本振频率源112或第二本振频率源113提供的本振一完成下变频，使得输出降到低中频，并提供足够的通道增益和实现增益控制。第一低噪声接收前端模块104分别连接到高频开关103、第一自动增益控制模块105以及第一本振频率源112。所述的第二低噪声接收前端模块108具有类似的连接关系。

第一自动增益控制模块105或第二自动增益控制模块109，对通道设置延迟AGC，控制上行平台的路数，将需要送至后级功放的信号电平控制在一定范围内。所述的第一自动增益控制模块105分别连接到第一低噪声接收前端模块104、第一声表面波双通道滤波器模块106。所述的第二自动增益控制模块109具有类似的连接关系。

第一声表面波双通道滤波器模块106或第二表面波双通道滤波器模块110，用于对带外杂散信号进行抑制，并对已经被占用的中间频段进行带阻抑制，形成两条不同的数据通道。

第一中放通道模块107或第二中放通道模块111，用于根据第一本振频率源112或第二本振频率源113提供的本振二，完成对信号的二次变频与中频放大滤波，然后将所得到的中频信号送到外部的上变频器(在图1中未示出)进行上变频和功率放大，最后经外部的发射天线(在图1中未示出)向地面转发。所述的中放通道模块还要提取部分输出的信号到所述的自动增益模块。

第一本振频率源112或第二本振频率源113，用于提供本振信号。

下面结合图2，对该接收机中各个模块的功能与实现做进一步的说明。

所述的本振频率源采用了射频集成式的结构，如图2所示，它采用高稳定度温度补偿晶振214作为振源，利用第一谐波发生器213或第二谐波发生器215取出相应的谐波，然后采用九倍频声表面波滤波器SAW212、第一RF集成放大器211形成本振一信号，采用四倍频声表面波滤波器SAW216、第二RF集成放大器217形成本振二信号，从而提供了变频所需的两路本振信号。本发明的本振频率源能够实现对杂波的高抑制度，提高系统的频率稳定度和温度稳定度。

所述的低噪声接收前端模块采用了射频集成结构，如图2所示，它包括有低噪声放大器201、镜像抑制滤波器202、变频器203、RF集成放大器204以及增益控制单元205。所述低噪声放大器201用于放大低噪声信号，它的基片选用环氧基片，能够实现系统低噪声系数，保证系统的接收灵敏度。所述的镜像抑制滤波器202用于实现镜像抑制和本振抑制。所述的增益控制单元205包括有至少两个不同大小的数控衰减器，通过开关选择，由这些数控衰减器能够实现四档增益控制。所述变频器的输出结果传输到RF集成放大器204，在这一传输过程中，由增益控制单元205实现增益控制。低噪声接收前端模块在提供足够的增益的同时，实现对通道增益的数字控制，实现了高增益、高灵敏度、低噪声的目标。

所述的自动增益控制模块能对通道设置延迟AGC 210，从而控制上行平台的路数，将送至后级功放的信号电平控制在一定范围内，这样能够有效地改善和抑制后续的转发系统的交调产物。

所述的中放通道模块包括有级联的RF集成放大器和窄带声表面波滤波器207、混频器208以及另一级联的RF集成放大器和窄带声表面波滤波器209。中放通道模块在提供足够通道增益的同时，还完成了对本振的抑制和对带外的抑制。

下面进一步对本发明的工作过程进行描述：

接收天线101接收地面数据收集平台发送的报告信号，送入接收滤波器102进行滤波和抑制带外杂波和干扰后，经过高频开关103对输入信号进行A/B机切换，分别送A机或者B机进行信号处理。当信号切换至A机或B机处理时，由第一低噪声接收前端模块104或第二低噪声接收前端模块108对接收信号经过低噪声放大、增益控制，然后利用第一本振频率源112或第二本振频率源113提供的本振一完成下变频，使得输出降到低中频，然后通过第一自动增益控制模块105或第二自动增益控制模块109设置延迟AGC功能，保证送至后级功放的信号电平控制在一定范围内。接着信号经过第一声表面波双通道滤波器模块106或第二声表面波双通道滤波器模块110形成的国内通道和国际通道，对带外杂散信号进行抑制，并对已经被占用的中间频段进行带阻抑制后进入第一中放通道模块107或第二中放通道模块111，与第一本振频率源112或第二本阵频率源113提供的本振二完成对信号进行二次变频、中频放大滤波，然后再通过高频电缆，把中频信号送到上变频器进行上变频和功放进行功率放大，经天线向地面转发。

综上所述，本发明中的本振频率源采用高稳定度温度补偿晶振作为振源，利用声表面波滤波器SAW+RF集成放大器的结构提供了变频所需的两路本振信号，实现对杂波的高抑制度，提高系统的频率稳定度和温度稳定度。

本发明的低噪声接收前端模块中的低噪声放大器的基片选用环氧基片，实现系统低噪声系数，保证系统的接收灵敏度；其中的镜像抑制滤波器则采用集中统一滤波来完成对镜像抑制和本振抑制；其中的增益控制单元设置了四档增益控制，在提供足够的增益同时，实现对通道增益的数字控制，达到了高增益、高灵敏度、低噪声的目标。

本发明采用声表面波双通道滤波器模块对带外杂散信号进行抑制，并对已经被占用的中间频段进行带阻抑制，形成国内和国际两个数据通道，解决了国内通道和国际通道频率不衔接的瓶颈，同时也压缩了带宽，减少转发器的噪声功率。

本发明的中放通道模块中采用了级联的集成放大器和窄带声表面波滤波器，在提供足够通道增益的同时，完成对本振的抑制和对带外的抑制。

本发明通过自动增益控制模块对通道设置延迟AGC功能，控制上行平台的路数，控制送至后级功放的信号电平控制在一定范围内，这样有效地改善和抑制转发系统的交调产物。

Claims (5)

1.一种卫星数据收集接收机，其特征在于，包括接收天线(101)、接收滤波器(102)、高频开关(103)、第一低噪声接收前端模块(104)、第一自动增益控制模块(105)、第一声表面波双通道滤波器模块(106)、第一中放通道模块(107)、第二低噪声接收前端模块(108)、第二自动增益控制模块(109)、第二表面波双通道滤波器模块(110)、第二中放通道模块(111)、第一本振频率源(112)以及第二本振频率源(113)；其中，

所述的接收天线(101)、接收滤波器(102)、高频开关(103)依次连接，所述的高频开关(103)分别连接到所述的第一低噪声接收前端模块(104)与所述的第二低噪声接收前端模块(108)；所述的第一低噪声接收前端模块(104)、第一自动增益控制模块(105)、第一声表面波双通道滤波器模块(106)、第一中放通道模块(107)依次连接；第二低噪声接收前端模块(108)、第二自动增益控制模块(109)、第二表面波双通道滤波器模块(110)、第二中放通道模块(111)依次连接；所述的第一本振频率源(112)分别连接到所述的第一低噪声接收前端模块(104)与第一中放通道模块(107)；所述的第二本振频率源(113)依次连接到第二低噪声接收前端模块(108)与第二中放通道模块(111)；所述第一中放通道模块(107)、第二中放通道模块(111)还分别连接到所述第一自动增益控制模块(105)、第二自动增益控制模块(109)；

所述接收天线(101)用于接收上行信号并将所述的上行信号发送到所述的接收滤波器(102)中；

所述接收滤波器(102)用于对所述接收天线(101)送来的信号进行滤波、带外杂波和干扰抑制；

所述高频开关(103)用于设置所述上行信号的传输通道；

所述第一低噪声接收前端模块(104)和第二低噪声接收前端模块(108)用于对上行信号进行低噪声放大和滤波，并对经过低噪声放大和滤波后的上行信号以及所述第一本振频率源(112)或第二本振频率源(113)提供的本振一进行下变频，使得输出降到低中频，并提供足够的通道增益和实现增益控制；

所述第一自动增益控制模块(105)和第二自动增益控制模块(109)用于对通道设置延迟AGC，控制上行平台的路数，将需要送至后级功放的信号电平控制在一定范围内；

所述第一声表面波双通道滤波器模块(106)和第二表面波双通道滤波器模块(110)用于对带外杂散信号进行抑制，并对已经被占用的中间频段进行带阻抑制，形成两条不同的数据通道；

所述第一中放通道模块(107)和第二中放通道模块(111)用于根据所述第一本振频率源(112)或第二本振频率源(113)提供的本振二，完成对信号的二次变频与中频放大滤波，然后输出；

所述第一本振频率源(112)和第二本振频率源(113)用于提供本振信号；

所述的第一本振频率源(112)和第二本振频率源(113)均采用高稳定度温度补偿晶振(214)作为振源，利用第一谐波发生器(213)或第二谐波发生器(215)取出相应的谐波，然后采用九倍频声表面波滤波器SAW(212)、第一RF集成放大器(211)形成所述的本振一信号，采用四倍频声表面波滤波器SAW(216)、第二RF集成放大器(217)形成所述的本振二信号，从而提供了变频所需的两路本振信号。

2.根据权利要求1所述的卫星数据收集接收机，其特征在于，所述的第一低噪声接收前端模块(104)和第二低噪声接收前端模块(108)均包括有低噪声放大器(201)、镜像抑制滤波器(202)、变频器(203)、RF集成放大器(204)以及增益控制单元(205)；其中，所述的低噪声放大器(201)将放大后的低噪声信号传输到所述镜像抑制滤波器(202)，由该滤波器实现镜像抑制和本振抑制；信号在变频器(203)中变频后，输出结果传输到RF集成放大器(204)，在传输过程中由增益控制单元(205)实现增益控制。

3.根据权利要求2所述的卫星数据收集接收机，其特征在于，所述低噪声放大器(201)的基片选用环氧基片。

4.根据权利要求2所述的卫星数据收集接收机，其特征在于，所述增益控制单元(205)包括有至少两个不同大小的数控衰减器，通过开关选择，由这些数控衰减器实现四档增益控制。

5.根据权利要求1所述的卫星数据收集接收机，其特征在于，所述的第一中放通道模块(107)和第二中放通道模块(111)均包括有级联的RF集成放大器和窄带声表面波滤波器(207)、混频器208以及另一级联的RF集成放大器和窄带声表面波滤波器(209)。