CN112311427B

CN112311427B - 一种卫星通信收发极化切换控制装置

Info

Publication number: CN112311427B
Application number: CN202011295138.0A
Authority: CN
Inventors: 李海忠; 刘明辉; 李年波
Original assignee: Chengdu Xuny Sat Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Xuny Sat Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2040-11-18
Also published as: CN112311427A

Abstract

本发明提出了一种卫星通信收发极化切换控制装置，包括切换壳体，所述切换壳体的四个侧面分别安装有互在对侧面上的LNB波导接口和BUC波导接口，以及互在对侧面上的水平极化波导接口和垂直极化波导接口；所述LNB波导接口与下变频功率放大器LNB连接，所述BUC波导接口与上变频功率放大器BUC连接，所述水平极化波导接口和垂直极化波导接口分别与天线连接；所述切换壳体内设置有第一极化通道和第二极化通道；所述卫星通信收发极化切换控制装置还包括切换开关，所述切换开关与第一极化通道和第二极化通道连接，通过切换开关实现第一极化通道第二极化通道与水平极化波导接口、垂直极化波导接口、LNB波导接口和BUC波导接口之间的连接，从而实现极化模式之间的切换。

Description

一种卫星通信收发极化切换控制装置

技术领域

本发明属于卫星通信线极化收发技术领域，具体地说，涉及一种卫星通信收发极化切换控制装置。

背景技术

现有技术在卫星通信技术领域采用平板天线的集成式卫星通信终端产品是将天线、射频收发模块、MODEM、寻星控制器、电源管理模块、伺服机构高度集成一体安装，因为集成模块众多和线缆布线复杂，内部可利用空间非常有限，很难再集成其它功能性成品模块。

且在采用线极化的卫星通信产品中，收发波束分为水平收、垂直发，或者水平发、垂直收两种极化情况。便携式卫星通信终端为了兼容这两种极化方式，与之相关的射频模块、波导组件要按照天线水平极化波导接口、垂直极化波导接口来固定安装，如果用户更换服务卫星而导致极化方式变化，就需对调水平极化波导接口、垂直极化波导接口的射频模块、波导组件等模块，这个调整无论对于设备制造商或者用户来说都是不易操作的，费时费力。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺点，提出了一种卫星通信收发极化切换控制装置，通过将水平极化波导接口、垂直极化波导接口、LNB波导接口和BUC波导接口集成在一个小壳体上，并设置对应的切换开关，实现了在紧密狭小的模块中实现便易切换，提高了工作效率，且本发明装置体积小、成本低、安装灵活，在切换时还不比对组件进行拆装。

本发明具体实现内容如下：

本发明提出了一种卫星通信收发极化切换控制装置，与下变频功率放大器LNB、上变频功率放大器BUC、天线连接，所述卫星通信收发极化切换控制装置包括切换壳体，所述切换壳体的四个侧面分别安装有互在对侧面上的LNB波导接口和BUC波导接口，以及互在对侧面上的水平极化波导接口和垂直极化波导接口；

所述LNB波导接口与下变频功率放大器LNB连接，所述BUC波导接口与上变频功率放大器BUC连接，所述水平极化波导接口和垂直极化波导接口分别与天线连接；

所述切换壳体内设置有第一极化通道和第二极化通道；

所述卫星通信收发极化切换控制装置还包括切换开关，所述切换开关与第一极化通道和第二极化通道连接，且满足：

当切换开关移动到某一位置时，所述第一极化通道连接在LNB波导接口和水平极化波导接口之间形成完整极化通道，实现将水平极化波导接口从天线接收到的接收信号传输到LNB波导接口，并经由LNB波导接口传输到下变频功率放大器LNB；所述第二极化通道连接在BUC波导接口和垂直极化波导接口之间形成完整极化通道，实现将BUC波导接口从上变频功率放大器BUC接收到的发射信号通过垂直极化波导接口发射给天线；

当切换开关移动到另外某一位置时，所述第一极化通道连接在LNB波导接口和垂直极化波导接口之间形成完整极化通道，实现将垂直极化波导接口从天线接收到的接收信号传输到LNB波导接口，并经由LNB波导接口传输到下变频功率放大器LNB；所述第二极化通道连接在BUC波导接口和水平极化波导接口之间形成完整极化通道，实现将BUC波导接口从上变频功率放大器BUC接收到的发射信号通过水平极化波导接口发射给天线。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述切换开关包括转轴、极化开关齿轮；

所述转轴设置在所述切换壳体中，且与所述第一极化通道和第二极化通道位置固定连接；

所述极化开关齿轮设置在切换壳体外，且与转轴固定连接，转动所述极化开关齿轮带动所述转轴转动，从而带动第一极化通道和第二极化通道与所述LNB波导接口和BUC波导接口之间形成完整极化通道。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括外部控制器和极化电机，所述极化电机上设置电机轴齿轮，所述极化开关齿轮外边沿与电机轴齿轮相啮合，由电机轴齿轮转动控制极化开关齿轮转动；所述外部控制器与极化电机连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括位置传感器，所述位置传感器设置在切换壳体背部，用于对第一极化通道和第二极化通道切换位置是否到位进行检测；在所述切换壳体上设置位置传感器接口，所述位置传感器通过位置传感器接口与所述外部控制器连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述位置传感器分别设置切换壳体中靠近水平极化波导接口和垂直极化波导接口处。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述BUC波导接口的插入损耗≤0.2dB（10.7-12.75GHz&13.75-14.5GHz）。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述LNB波导接口的插入损耗≤0.3 dB（10.7-12.75GHz）。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括阻收滤波器，所述阻收滤波器安装在LNB波导接口中，所述阻收滤波器的工作频率为10.70-12.75 GHz，带外抑制为≥90 dB @13.75-14.5GHz，开关隔离度≥100 dB。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括阻发滤波器，所述阻发滤波器安装在LNB波导接口中，所述阻发滤波器的工作频率为10.70-12.75 GHz，带外抑制为≥90 dB @13.75-14.5GHz，开关隔离度≥100 dB。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述卫星通信收发极化切换控制装置的切换开关工作频率在10.50-14.80GHz，带内波动≤0.2 dB，端口驻波比≤1.3。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

（1）本发明装置在切换壳体中设置第一极化通道和第二极化通道，实现了便捷切换；

（2）本发明装置集成化程度高，体积小，重量轻；

（3）本发明装置内置阻发、阻收滤波器，保证收发通道信号不互相干扰；

（4）本发明装置内置电机及调节机构及电机控制接口，过与外部控制电路通信，接收外部驱动能够实现极化自动切换；

（5）本发明装置内置位置传感器及传感器接口，通过与外部控制电路通信，保证通道切换准确无误。

附图说明

图1为本发明装置主视图；

图2为本发明装置右视图；

图3为本发明装置左视图；

图4为本发明装置仰视图；

图5为本发明装置俯视图；

图6为本发明装置第一立体图；

图7为本发明装置第二立体图；

图8为本发明装置背部安装位置传感器的后视图；

图9为本发明装置第一极化通道连接水平极化波导接口和LNB波导接口的剖面示意图；

图10为本发明装置第一极化通道连接垂直极化波导接口和LNB波导接口的剖面示意图；

图11为本发明装置在图9的状态下的收发信号关系示意图；

图12为本发明装置在图10的状态下的收发信号关系示意图；

图13为本发明装置外部控制器与极化电机、位置传感器连接的接口电路示意图；

图14为本发明装置与下变频功率放大器LNB、上变频功率放大器BUC连接的立体模型示意图。

其中：1、切换壳体，2、LNB波导接口，3、BUC波导接口，4、水平极化波导接口，5、垂直极化波导接口，6、第一极化通道，7、第二极化通道，8、极化开关齿轮，9、极化电机，91、电机轴齿轮，10、位置传感器。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

本实施例提出了一种卫星通信收发极化切换控制装置，与下变频功率放大器LNB、上变频功率放大器BUC、天线连接，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图9、图10、图11、图12所示，所述卫星通信收发极化切换控制装置包括切换壳体1，所述切换壳体1的四个侧面分别安装有互在对侧面上的LNB波导接口2和BUC波导接口3，以及互在对侧面上的水平极化波导接口4和垂直极化波导接口5；

所述LNB波导接口2与下变频功率放大器LNB连接，所述BUC波导接口3与上变频功率放大器BUC连接，所述水平极化波导接口4和垂直极化波导接口5分别与天线连接；

所述切换壳体1内设置有第一极化通道6和第二极化通道7；

所述卫星通信收发极化切换控制装置还包括切换开关，所述切换开关与第一极化通道6和第二极化通道7连接，且满足：

当切换开关移动到某一位置时，所述第一极化通道6连接在LNB波导接口2和水平极化波导接口4之间形成完整极化通道，实现将水平极化波导接口4从天线接收到的接收信号传输到LNB波导接口2，并经由LNB波导接口2传输到下变频功率放大器LNB；所述第二极化通道7连接在BUC波导接口3和垂直极化波导接口5之间形成完整极化通道，实现将BUC波导接口3从上变频功率放大器BUC接收到的发射信号通过垂直极化波导接口5发射给天线；

当切换开关移动到另外某一位置时，所述第一极化通道6连接在LNB波导接口2和垂直极化波导接口5之间形成完整极化通道，实现将垂直极化波导接口5从天线接收到的接收信号传输到LNB波导接口2，并经由LNB波导接口2传输到下变频功率放大器LNB；所述第二极化通道7连接在BUC波导接口3和水平极化波导接口4之间形成完整极化通道，实现将BUC波导接口3从上变频功率放大器BUC接收到的发射信号通过水平极化波导接口4发射给天线。

工作原理：如图9、图11所示，当卫星通信设备极化方式为水平收、垂直发时，使与天线连接的水平极化波导接口4与LNB波导口2通过第一极化通道6充分连通，实现水平接收信号；此时，与天线连接的垂直极化波导接口5与BUC波导口3通过第二极化通道7充分连通，实现垂直发射信号。这种情况下，卫星通信下行信号流向为卫星转发器->大气->天线->水平极化波导接口4->LNB波导接口2->下变频功率放大器LNB；这种情况下，卫星通信上行信号流向为上变频功率放大器BUC->BUC波导接口3->垂直极化波导接口5->天线->大气->卫星转发器。

如图10、图12所示，当卫星通信设备极化方式为水平发、垂直收时，使与天线连接的垂直极化波导接口5与LNB波导接口2直接通过第一极化通道6充分连通，实现垂直接收；使与天线连接的水平极化波导接口4与BUC波导接口3之间通过第二极化通道7充分连通，实现水平发射。

这种情况下，卫星通信下行信号流向为卫星转发器->大气->天线->垂直极化波导接口5->LNB波导接口2->下变频功率放大器LNB；这种情况下，卫星通信上行信号流向为上变频功率放大器BUC->BUC波导接口3->水平波导接口4->天线->大气->卫星转发器；

需要注意的是：第一极化通道6和第一极化通道7只是代表的两根可连接各接口的管道，其并不是作为本方案的一种具体限定，两者之间是可以替换实现彼此功能的，在开关切换的时候，也不只是以上一种切换连接各接口的方式，其余切换方式同样属于本方案的保护范围。

实施例2：

本实施例在上述实施例1的基础上，为了更好地实现本发明，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图9、图10所示，进一步地，所述切换开关包括转轴、极化开关齿轮8；

所述转轴设置在所述切换壳体1中，且与所述第一极化通道6和第二极化通道7位置固定连接；

所述极化开关齿轮8设置在切换壳体1外，且与转轴固定连接，转动所述极化开关齿轮8带动所述转轴转动，从而带动第一极化通道6和第二极化通道7与所述LNB波导接口2和BUC波导接口3之间形成完整极化通道。

工作原理：通过在切换壳体1外的极化开关齿轮转动，带动转轴的转动，从而即可实现通道之间的切换连接关系。

本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例1-2任一项的基础上，为了更好地实现本发明，如图1、图6、图7、图8、图13、图14所示，进一步地，还包括外部控制器和极化电机9，所述极化电机9上设置电机轴齿轮91，所述极化开关齿轮8外边沿与电机轴齿轮91相啮合，由电机轴齿轮91转动控制极化开关齿轮8转动；所述外部控制器与极化电机9连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括位置传感器10，所述位置传感器10设置在切换壳体1背部，用于对第一极化通道6和第二极化通道7切换位置是否到位进行检测；在所述切换壳体1上设置位置传感器接口，所述位置传感器10通过位置传感器接口与所述外部控制器连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述位置传感器10分别设置切换壳体1中靠近水平极化波导接口4和垂直极化波导接口5处。

工作原理：通过极化电机9可以实现自动化控制极化开关齿轮8的工作，使得切换接口连接对应关系变得更加的方便快捷，同时设置位置传感器10，通过位置传感器接口同样与外部控制器连接，操作者可以清楚地掌握到切换的到位情况，无需拆装零件，即可实现快速高效率且便捷准确的极化模式的切换。

本实施例的其他部分与上述实施例1-2任一项相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上，为了更好地实现本发明，进一步地，所述BUC波导接口3的插入损耗≤0.2dB（10.7-12.75GHz&13.75-14.5GHz）。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述LNB波导接口2的插入损耗≤0.3 dB（10.7-12.75GHz）。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括阻收滤波器，所述阻收滤波器安装在LNB波导接口2中，所述阻收滤波器的工作频率为10.70-12.75 GHz，带外抑制为≥90 dB @13.75-14.5GHz，开关隔离度≥100 dB。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括阻发滤波器，所述阻发滤波器安装在LNB波导接口2中，所述阻发滤波器的工作频率为10.70-12.75 GHz，带外抑制为≥90 dB @13.75-14.5GHz，开关隔离度≥100 dB。

工作原理：本发明装置的收发隔离参数如表1所示：

表1极化切换开关关键电气参数

本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种卫星通信收发极化切换控制装置，与下变频功率放大器LNB、上变频功率放大器BUC、天线连接，其特征在于，包括切换壳体（1），所述切换壳体（1）的四个侧面分别安装有互在对侧面上的LNB波导接口（2）和BUC波导接口（3），以及互在对侧面上的水平极化波导接口（4）和垂直极化波导接口（5）；

所述LNB波导接口（2）与下变频功率放大器LNB连接，所述BUC波导接口（3）与上变频功率放大器BUC连接，所述水平极化波导接口（4）和垂直极化波导接口（5）分别与天线连接；

所述切换壳体（1）内设置有第一极化通道（6）和第二极化通道（7）；

所述卫星通信收发极化切换控制装置还包括切换开关，所述切换开关与第一极化通道（6）和第二极化通道（7）连接，且满足：

当切换开关移动到某一位置时，所述第一极化通道（6）连接在LNB波导接口（2）和水平极化波导接口（4）之间形成完整极化通道，实现将水平极化波导接口（4）从天线接收到的接收信号传输到LNB波导接口（2），并经由LNB波导接口（2）传输到下变频功率放大器LNB；所述第二极化通道（7）连接在BUC波导接口（3）和垂直极化波导接口（5）之间形成完整极化通道，实现将BUC波导接口（3）从上变频功率放大器BUC接收到的发射信号通过垂直极化波导接口（5）发射给天线；

当切换开关移动到另外某一位置时，所述第一极化通道（6）连接在LNB波导接口（2）和垂直极化波导接口（5）之间形成完整极化通道，实现将垂直极化波导接口（5）从天线接收到的接收信号传输到LNB波导接口（2），并经由LNB波导接口（2）传输到下变频功率放大器LNB；所述第二极化通道（7）连接在BUC波导接口（3）和水平极化波导接口（4）之间形成完整极化通道，实现将BUC波导接口（3）从上变频功率放大器BUC接收到的发射信号通过水平极化波导接口（4）发射给天线；

所述切换开关包括转轴、极化开关齿轮（8）；

所述转轴设置在所述切换壳体（1）中，且与所述第一极化通道（6）和第二极化通道（7）位置固定连接；

所述极化开关齿轮（8）设置在切换壳体（1）外，且与转轴固定连接，转动所述极化开关齿轮（8）带动所述转轴转动，从而带动第一极化通道（6）和第二极化通道（7）与所述LNB波导接口（2）和BUC波导接口（3）之间形成完整极化通道。

2.如权利要求1所述的一种卫星通信收发极化切换控制装置，其特征在于，还包括外部控制器和极化电机（9），所述极化电机（9）上设置电机轴齿轮（91），所述极化开关齿轮（8）外边沿与电机轴齿轮（91）相啮合，由电机轴齿轮（91）转动控制极化开关齿轮（8）转动；所述外部控制器与极化电机（9）连接。

3.如权利要求2所述的一种卫星通信收发极化切换控制装置，其特征在于，还包括位置传感器（10），所述位置传感器（10）设置在切换壳体（1）背部，用于对第一极化通道（6）和第二极化通道（7）切换位置是否到位进行检测；在所述切换壳体（1）上设置位置传感器接口，所述位置传感器（10）通过位置传感器接口与所述外部控制器连接。

4.如权利要求3所述的一种卫星通信收发极化切换控制装置，其特征在于，所述位置传感器（10）分别设置切换壳体（1）中靠近水平极化波导接口（4）和垂直极化波导接口（5）处。

5.如权利要求1所述的一种卫星通信收发极化切换控制装置，其特征在于，所述BUC波导接口（3）的插入损耗≤0.2dB。

6.如权利要求1所述的一种卫星通信收发极化切换控制装置，其特征在于，所述LNB波导接口（2）的插入损耗≤0.3 dB。

7.如权利要求1所述的一种卫星通信收发极化切换控制装置，其特征在于，还包括阻收滤波器，所述阻收滤波器安装在LNB波导接口（2）中，所述阻收滤波器的工作频率为10.70-12.75 GHz，带外抑制≥90 dB ，开关隔离度≥100 dB。

8.如权利要求1所述的一种卫星通信收发极化切换控制装置，其特征在于，还包括阻发滤波器，所述阻发滤波器安装在LNB波导接口（2）中，所述阻发滤波器的工作频率为10.70-12.75 GHz，带外抑制为≥90 dB ，开关隔离度≥100 dB。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种卫星通信收发极化切换控制装置，其特征在于，所述卫星通信收发极化切换控制装置的切换开关工作频率在10.50-14.80GHz，带内波动≤0.2 dB，端口驻波比≤1.3。