CN112583496B - 一种卫星通信空间链路转换模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卫星通信空间链路转换模拟装置及方法，装置包括：第一信号衰减模块，用于对输入的上行链路信号按预定的衰减值进行衰减；合路器，用于将引入的干扰信号以及第一信号衰减模块衰减后的上行链路信号进行耦合；卫星转发模拟模块，用于根据本振信号，将合路器耦合的信号向下行链路信号转换；第二信号衰减模块，用于对卫星转发模拟模块转换的下行链路信号按预定的衰减值进行衰减后输出。比数字基带系统模拟卫星信道系统更真实反映实际卫星通信射频模拟信道，将卫星地面通信站发出的射频模拟信号直接进行衰减模拟、转发变频、外界干扰信号引入等处理后输出，整个过程的信号与卫星通信传输的信号频段一致，降低实际测试成本。

Description

一种卫星通信空间链路转换模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及卫星通信，尤其与一种卫星通信空间链路转换模拟装置及方法相关。

背景技术

对现有的卫星通信设备进行测试，目前主要通过实际场景测试和模拟测试来完成。其中：实际实际场景测试，需要通过申请卫星通信频率资源，实际发送卫星通信频段信号进行测试，虽然测试能够全面验证实际应用情况，但是由于频率资源有限，需要向申请或购买，使用成本较高，广泛频繁测试使用受到限制；模拟测试，目前可以通过专业仪表进行模拟严重，但是成本偏高，且在模拟处理后，与实际卫星传输场景存在一定偏差。

发明内容

本发明主要针对上述相关现有技术的不足与缺陷，提供一种卫星通信空间链路转换模拟装置及方法，比数字基带系统模拟卫星信道系统更真实反映实际卫星通信射频模拟信道，将卫星地面通信站发出的射频模拟信号直接进行衰减模拟、转发变频、外界干扰信号引入等处理后输出，整个过程的信号与卫星通信传输的信号频段一致，降低实际测试成本。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术：

一种卫星通信空间链路转换模拟装置，包括：

依次连接的第一信号衰减模块、合路器、卫星转发模拟模块和第二信号衰减模块；

第一信号衰减模块，用于对输入的上行链路信号按预定的衰减值进行衰减；

合路器，用于将引入的干扰信号以及第一信号衰减模块衰减后的上行链路信号进行耦合；

卫星转发模拟模块，用于根据本振信号，将合路器耦合的信号向下行链路信号转换；

第二信号衰减模块，用于对卫星转发模拟模块转换的下行链路信号按预定的衰减值进行衰减后输出。

进一步，还包括频综模块，连接卫星转发模拟模块，用于根据所需要模拟的卫星转发的本振频率，输出相应的本振信号至卫星转发模拟模块。频综模块采用ADF4360频率合成芯片实现。

进一步，合路器的一个输入端连接第一信号衰减模块的输出端，另一个输入端用于引入干扰信号，合路器的输出端连接卫星转发模拟模块的输入端。

进一步，合路器的另一个输入端连接干扰信号发生器，干扰信号发生器用于提供干扰频率、干扰功率。干扰信号发生器采用比较信号源或卫星设备的调制解调器。

进一步，第一信号衰减模块和第二信号衰减模块，采用相同的信号衰减电路结构，信号衰减电路结构包括：射频衰减芯片，其Vse接口连接电压控制信号Vse，其Vsh接口连接电压控制信号Vsh，电压控制信号Vse和电压控制信号Vsh用于对预定的衰减值进行调整控制；其RFin接口，作为输入端，用于连接需要进行衰减的输入信号，其RFout端，作为输出端，用于输出按预定的衰减值进行衰减后的信号。

进一步，还包括电容C3和电容C4，电容C3一端连接Vse接口，另一端连接GND，电容C4一端连接Vsh接口，另一端连接GND，电容C3用于对电压控制信号Vsh进行平滑处理，电容C4用于对电压控制信号Vsh进行平滑。

进一步，卫星转发模拟模块，包括：

射频变频芯片U1，其两个GND引脚均连接GND；

电容C2，其一端连接射频变频芯片U1的RF引脚，另一端连接一电感L2一端，电感L2另一端连接GND；

电容C1，其一端连接射频变频芯片U1的LO引脚，另一端连接一电感L1一端，电感L1另一端连接GND；

电感L3，其一端连接射频变频芯片U1的IF引脚，另一端用于接入本振信号；

电容C2另一端用于作为输入端，引入卫星上行信号；

电感L2和电容C2用于实现对射频变频芯片U1输入信号的隔直和滤波；

电感L1和电容C1用于实现射频变频芯片U1输出信号的隔直和滤波；

电感L3用于实现对输入的本振信号进行隔直。

一种卫星通信空间链路转换模拟方法，采用述的卫星通信空间链路转换模拟装置进行实现，包括步骤：

将上行链路信号输入第一信号衰减模块

通过第一信号衰减模块对输入的上行链路信号按预定的衰减值进行衰减；

通过合路器将衰减后的上行链路信号与引入的干扰信号进行耦合；

通过卫星转发模拟模块，根据本振信号，将耦合后的信号向下行链路信号转换；

通过第二信号衰减模块对转换后的下行链路信号按预定的衰减值进行衰减后输出。

本发明有益效果在于：

1、通过射频芯片搭建模拟装置来替代卫星转发器及空间链路，比数字基带系统模拟卫星信道系统更真实反映实际卫星通信射频模拟信道，将卫星地面通信站发出的射频模拟信号直接进行衰减模拟、转发变频、外界干扰信号引入等处理后输出，整个过程的信号与卫星通信传输的信号频段一致，降低实际测试成本；

2、衰减模拟通过射频衰减芯片进行实现，通过外接Vse和Vsh两个接口的电压值，可以控制经过该芯片的衰减值，反正根据需要模拟的情况，进行预设衰减值的控制；

3、卫星转发模拟模块通过射频变频芯片进行实现，将该射频变频芯片本来的接口使用方式进行改变，配合相应的电感及电容模拟实现，可根据本振频率信号将输入的上行射频信号转换成卫星下行信号输出；

4、频综模块采用ADF4360频率合成芯片，当前电路输出的时钟信号为1750M，模拟当前主要卫星的本振信号，可以很好的满足模拟需求；

5、实际卫星传输信道中都是射频信号，本方案通过使用射频器件对射频信号直接进行处理，而不是变频到基带数字信号进行处理，能减少多次变频处理产生的与真实信号的偏差，更能真实模拟卫星信道；本方案直接利用硬件电路进行实现，实施容易，也易操作，不需要通过界面输入各种信道参数来进行模拟，也无需需要软件进行各种信道模拟和算法处理。

附图说明

图1为本申请实施例的卫星通信空间链路转换模拟装置结构示意图。

图2为本申请实施例的信号衰减模块采用的信号衰减电路结构图。

图3为本申请实施例的卫星转发模拟模块的电路结构图。

图4为本申请实施例的卫星通信空间链路转换模拟方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本实例提供一种卫星通信空间链路转换模拟装置，其结构如图1所示，包括：依次连接的第一信号衰减模块、合路器、卫星转发模拟模块和第二信号衰减模块。卫星转发模拟模块还连接有频综模块。

本装置根据当前常用的卫星频段，选用ku频段的射频器件实现ku频段信道模拟。

合路器的一个输入端连接第一信号衰减模块的输出端，另一个输入端用于引入干扰信号，合路器的输出端连接卫星转发模拟模块的输入端。

按照如图4所示的流程，进行如下处理，以完成模拟：

通过第一信号衰减模块对输入的上行链路信号按预定的衰减值进行衰减；

通过合路器将引入的干扰信号以及第一信号衰减模块衰减后的上行链路信号进行耦合；

通过卫星转发模拟模块，根据本振信号，将合路器耦合的信号向下行链路信号转换；

通过第二信号衰减模块对卫星转发模拟模块转换的下行链路信号按预定的衰减值进行衰减后输出。

具体的频综模块采用ADF4360频率合成芯片实现，用于根据所需要模拟的卫星转发的本振频率，输出相应的本振信号至卫星转发模拟模块。当前电路输出的时钟信号为1750M，通过ADF4360频率合成芯片模拟当前主要卫星的本振信号。

合路器的另一个输入端连接干扰信号发生器，干扰信号发生器用于提供干扰频率、干扰功率。干扰信号发生器可以采用比较信号源或卫星设备的调制解调器，实际根据当前方便采用的现有卫星设备进行选择。

本实例的装置，外接接口主要有上行链路信号输入接口、下行链路信号输出接口、干扰信号接口，均为SMA接口。

具体的，在本实例中，第一信号衰减模块和第二信号衰减模块，采用相同的信号衰减电路结构，两个信号衰减电路共有4个电压输入接口，可通过线缆直接外接可调电压源。具体的，如图2所示，信号衰减电路结构包括：AMMP6640射频衰减芯片、电容C3和电容C4。

AMMP6640的Vse接口连接电压控制信号Vse，Vsh接口连接电压控制信号Vsh，电压控制信号Vse和电压控制信号Vsh用于对预定的衰减值进行调整控制；射频衰减芯的RFin接口，作为输入端，用于连接需要进行衰减的输入信号；射频衰减芯的RFout端，作为输出端，用于输出按预定的衰减值进行衰减后的信号。Vse接口和Vsh接口通过线缆直接外接可调电压源以获取电压控制信号。

电容C3一端连接Vse接口，另一端连接GND，电容C4一端连接Vsh接口，另一端连接GND，电容C3用于对电压控制信号Vsh进行平滑处理，电容C4用于对电压控制信号Vsh进行平滑。

通过外接Vse和Vsh两个接口的电压值，可以控制经过该芯片的衰减值。

具体的，在本实例中，卫星转发模拟模块，采用如图3所示的电路进行实现，包括：射频变频芯片U1、电容C2、电感L2、电容C1、电感L1、电感L3。

具体的，射频变频芯片U1采用HMC412，与通常的HMC412使用不同，本实例中为了模拟卫星频率转发，将芯片原LO接口作为卫星下行信号接口，原IF接口作为本振信号接口，原RF接口作为卫星上行信号接口使用。

射频变频芯片U1的引脚1和引脚8，均为GND接口，均连接GND。

射频变频芯片U1的引脚7为RF接口，RF接口连接电容C2一端，电容C2另一端连接电感L2一端，电感L2另一端连接GND。同时，电容C2的另一端，作为输入端，引入卫星上行信号。如图1所示的实例，用于引入ku频段上行信号，阻抗为50Ω。

射频变频芯片U1的引脚5为IF接口，电感L3一端连接射频变频芯片U1的IF引脚，另一端用于接入本振信号。具体的，电感L3另一端连接频综模块，频综模块用于根据时钟信号模拟输出卫星的本振信号。频综模块采用ADF4360频率合成芯片实现，比如，若当前电路输出的时钟信号为1750M，ADF4360频率合成芯片则模拟输出当前主要卫星的本振信号。

射频变频芯片U1的引脚2为LO接口，LO接口连接电容C1一端，电容C1另一端连接电感L1一端，电感L1另一端连接GND。同时，电容C1另一端用于作为输出端，输出卫星下行信号。如图1所示的实例，用于输出ku频段下行信号，阻抗为50Ω。

在本实例的电路中，电感L2和电容C2用于实现对输入信号的隔直和滤波，电感L1和电容C1用于实现输出信号的隔直和滤波。电感L3用于实现对输入的本振信号进行隔直。

作为本实例的优选方式，如图3所示，电感L3另一端连接一二极管D2的正极和一二极管D1的负极，二极管D2的负极和二极管D1的正极均连接GND，用于对射频变频芯片U1的引脚IF接入的电流进行保护，以实现对射频变频芯片U1的保护。

相比于现有技术将射频信号转化到基带信号后，对基带数字信号利用软件及算法等进行的各种处理，本实例是通过使用射频器件对射频信号直接进行处理，能减少多次变频处理产生的与真实信号的偏差，更能真实模拟卫星信道，且本实例不需要软件模拟和算法处理，直接采用硬件电路实现，实施和操作相对简单。

本实例通过射频芯片搭建模拟装置来替代卫星转发器及空间链路，更真实模拟卫星空间信道。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种卫星通信空间链路转换模拟装置，其特征在于，包括：

依次连接的第一信号衰减模块、合路器、卫星转发模拟模块和第二信号衰减模块；

第一信号衰减模块，用于对输入的上行链路信号按预定的衰减值进行衰减；

合路器，用于将引入的干扰信号以及第一信号衰减模块衰减后的上行链路信号进行耦合；

卫星转发模拟模块，用于根据本振信号，将合路器耦合的信号向下行链路信号转换；

第二信号衰减模块，用于对卫星转发模拟模块转换的下行链路信号按预定的衰减值进行衰减后输出；

其中，卫星转发模拟模块，包括：

射频变频芯片U1，其两个GND引脚均连接GND；

电容C2，其一端连接射频变频芯片U1的RF引脚，另一端连接一电感L2一端，电感L2另一端连接GND；

电容C1，其一端连接射频变频芯片U1的LO引脚，另一端连接一电感L1一端，电感L1另一端连接GND；

电感L3，其一端连接射频变频芯片U1的IF引脚，另一端用于接入本振信号；

电容C2另一端用于作为输入端，引入卫星上行信号；

电感L2和电容C2用于实现对射频变频芯片U1输入信号的隔直和滤波；

电感L1和电容C1用于实现射频变频芯片U1输出信号的隔直和滤波；

电感L3用于实现对输入的本振信号进行隔直。

2.根据权利要求1所述的卫星通信空间链路转换模拟装置，其特征在于，还包括频综模块，连接卫星转发模拟模块，用于根据所需要模拟的卫星转发的本振频率，输出相应的本振信号至卫星转发模拟模块。

3.根据权利要求2所述的卫星通信空间链路转换模拟装置，其特征在于，频综模块采用ADF4360频率合成芯片实现。

4.根据权利要求1所述的卫星通信空间链路转换模拟装置，其特征在于，合路器的一个输入端连接第一信号衰减模块的输出端，另一个输入端用于引入干扰信号，合路器的输出端连接卫星转发模拟模块的输入端。

5.根据权利要求4所述的卫星通信空间链路转换模拟装置，其特征在于，合路器的另一个输入端连接干扰信号发生器，干扰信号发生器用于提供干扰频率、干扰功率。

6.根据权利要求5所述的卫星通信空间链路转换模拟装置，其特征在于，干扰信号发生器采用比较信号源或卫星设备的调制解调器。

7.根据权利要求1所述的卫星通信空间链路转换模拟装置，其特征在于，第一信号衰减模块和第二信号衰减模块，采用相同的信号衰减电路结构，信号衰减电路结构包括：射频衰减芯片，其Vse接口连接电压控制信号Vse，其Vsh接口连接电压控制信号Vsh，电压控制信号Vse和电压控制信号Vsh用于对预定的衰减值进行调整控制；其RFin接口，作为输入端，用于连接需要进行衰减的输入信号，其RFout端，作为输出端，用于输出按预定的衰减值进行衰减后的信号。

8.根据权利要求7所述的卫星通信空间链路转换模拟装置，其特征在于，还包括电容C3和电容C4，电容C3一端连接Vse接口，另一端连接GND，电容C4一端连接Vsh接口，另一端连接GND，电容C3用于对电压控制信号Vsh进行平滑处理，电容C4用于对电压控制信号Vsh进行平滑。

9.一种卫星通信空间链路转换模拟方法，其特征在于，采用如权利要求1~8中任意一项所述的卫星通信空间链路转换模拟装置进行实现，包括步骤：

将上行链路信号输入第一信号衰减模块

通过第一信号衰减模块对输入的上行链路信号按预定的衰减值进行衰减；

通过合路器将衰减后的上行链路信号与引入的干扰信号进行耦合；

通过卫星转发模拟模块，根据本振信号，将耦合后的信号向下行链路信号转换；

通过第二信号衰减模块对转换后的下行链路信号按预定的衰减值进行衰减后输出。

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