CN209102911U - 一种空间分布式相位同步系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种空间分布式相位同步系统。主单元1产生频率为fR1的射频载波信号，经过相干变频器后得到频率为fR2的射频载波信号；主单元1向从单元2发射频率为fR1的射频载波信号，从单元2接收到该信号，经过相干变频器，第一可调移相器，第二可调移相器和调制器后得到载波频率为fR2的射频已调信号，转发给主单元1；主单元1比较频率为fR2的射频载波信号和从单元2转发的载波频率为fR2的射频已调信号之间的载波相位差，将该相位差向从单元2发射，调节从单元2的第一可调移相器和第二可调移相器，使该相位差趋近于0；主单元1所产生的频率为fR2的射频载波信号与从单元2经过相干变频器和第一可调移相器后得到频率为fR2的射频载波信号同频同相。
Description
技术领域
本实用新型属于卫星测量技术领域，涉及一种空间分布式相位同步系统。
背景技术
虽然每颗卫星在结构上是相互独立的，没有物理连接，但多颗卫星经过编队后形成的分布式卫星系统可以等效为一个虚拟的超大卫星系统，所发挥的功能远超每颗卫星的简单相加。
分布式卫星系统具有很多优点，最典型的优点在于解决了超大卫星发射难题以及大型结构空间装配问题，因而在多站/多基地合成孔径雷达，分布式卫星太阳能电站等系统中具有极其重要的应用价值。但分布式卫星系统也带来了亟需解决的技术难题，多颗卫星需要协同工作，要求以无线方式实现远程相位同步，在各颗卫星上产生同频同相的相干微波源。现阶段多采用原子钟系统来解决这个问题，但原子钟系统造价昂贵，不适合大批量使用。
发明内容
有鉴于此，本实用新型提出一种空间分布式相位同步系统，提供如下技术方案：
本实用新型公开了一种空间分布式相位同步系统。一种空间分布式相位同步系统由主单元1和多个从单元2构成，主单元1和从单元2分别位于每颗卫星上；主单元1产生频率为fR1的射频载波信号，经过相干变频器后得到频率为fR2的射频载波信号；主单元1向从单元2发射频率为fR1的射频载波信号，从单元2接收主单元1发射过来的频率为fR1的射频载波信号，经过相干变频器，第一可调移相器，第二可调移相器和调制器后得到载波频率为fR2的射频已调信号，转发给主单元1；主单元1比较其频率为fR2的射频载波信号和从单元2转发的载波频率为fR2的射频已调信号之间的载波相位差，将该相位差向从单元2发射，不断调节从单元 2的第一可调移相器和第二可调移相器，使该相位差始终趋近于0；主单元1所产生的频率为 fR2的射频载波信号与从单元2经过相干变频器和第一可调移相器后得到频率为fR2的射频载波信号同频同相。
本实用新型的有益效果在于：(1)本实用新型主单元与从单元发收信号频率不同，实现了发收信道隔离，减小了发收串扰；(2)本实用新型主从单元之间的相位差调节自动完成，该相位差不随分布式卫星间距离变化而变化；(3)本实用新型引入了信号调制功能，实现了多个从单元与主单元相位同步；(4)本实用新型主从单元无需通过同轴电缆或者光纤连接，既可用于空间分布式通信/雷达系统也可用于地面分布式通信/雷达系统。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：
图1为本实用新型的系统电路结构框图；
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。
图1为本实用新型的电路结构框图。如图1所示，一种空间分布式相位同步系统由主单元1和多个从单元2构成，主单元1和从单元2分别位于每颗卫星上，主单元1的输出18和从单元2的输出211所输出的射频载波信号同频同相。
主单元1由射频本振源11、主单元环形器12、主单元第一天线13、主单元相干变频器 14、相位比较器15、无线发送模块16、主单元第二天线17构成。
从单元2由从单元第一天线21、从单元环形器22、从单元相干变频器23、第一可调移相器24、第二可调移相器25、调制器26、从单元标识信号源27、从单元第二天线28、无线接收模块29、环路滤波器210构成。
射频本振源11产生频率为fR1的射频载波信号s11(t)为：
s11(t)＝cos(2πfR1t+φR1) (公式1)
使用主单元相干变频器14产生频率为fR2的射频载波信号s14(t)为：
s14(t)＝cos(2πfR2t+φR2) (公式2)
定义变频比为：φR2＝k·φR1。相干变频器可为锁相变频器或者倍频器。
主单元1的射频载波信号s11(t)经过主单元环形器12后，使用主单元第一天线13向从单元2辐射，假设主单元1和从单元2之间的距离为di；则从单元2的从单元第一天线21收到的信号s21(t)为
上式中c为电磁波传播速度。
从单元2的从单元相干变频器23对接收的信号s21(t)进行相干变频后得到的信号s23(t)为：
假设第一可调移相器24和第二可调移相器25的相移量均为φai，第一可调移相器24的输出信号s24(t)为：
第二可调移相器25的输出信号s25(t)为：
从单元标识信号源27产生的标识信号s27(t)可为不同频率的低频正弦波信号，或者正交的伪随机码信号，用于区分标识不同的从单元2。
假设标识信号s27(t)为低频正弦波信号：
s27(t)＝cos(2πfit+φi) (公式7)
使用标识信号s27(t)对第二可调移相器25的输出信号s25(t)进行调制，得到射频已调信号 s26(t)为：
此已调信号s26(t)经过从单元环形器22送给从单元第一天线21向主单元1辐射。
主单元1的主单元第一天线13收到的从单元2转发过来的信号s13(t)为：
主单元1的相位比较器15比较s14(t)与s13(t)，得到射频载波信号的相位差φ12为：
将此相位差通过无线发射模块16送往主单元第二天线17向从单元2辐射。从单元2的从单元第二天线28接收此信号，通过无线接收模块29恢复出相位差φ12，通过环路滤波器210产生可调移相器的控制电压信号，不断调节第一可调移相器24和第二可调移相器25的相移量φai，使相位差φ12始终趋近于0。
主单元1的输出信号s18(t)为：
s18(t)＝s14(t)＝cos(2πfR2t+φR2) (公式11)
从单元2的输出信号s211(t)为：
二者之间的相位差为：
φ12趋近于0，也趋近于0。主单元1的输出信号s18(t)与从单元2的输出信号s211(t)同频同相，为相干微波源，实现了空间分布式单元之间的远程相位同步。
最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。
Claims (1)
1.一种空间分布式相位同步系统，其特征在于：一种空间分布式相位同步系统由主单元(1)和多个从单元(2)构成，主单元(1)和从单元(2)分别位于每颗卫星上；所述的主单元(1)由射频本振源(11)、主单元环形器(12)、主单元第一天线(13)、主单元相干变频器(14)、相位比较器(15)、无线发送模块(16)、主单元第二天线(17)构成；所述的从单元(2)由从单元第一天线(21)、从单元环形器(22)、从单元相干变频器(23)、第一可调移相器(24)、第二可调移相器(25)、调制器(26)、从单元标识信号源(27)、从单元第二天线(28)、无线接收模块(29)、环路滤波器(210)构成；主单元(1)产生频率为fR1的射频载波信号，经过主单元相干变频器(14)后得到频率为fR2的射频载波信号；主单元(1)向从单元(2)发射频率为fR1的射频载波信号，从单元(2)接收主单元(1)发射过来的频率为fR1的射频载波信号，经过从单元相干变频器(23)，第一可调移相器(24)，第二可调移相器(25)和调制器(26)后得到载波频率为fR2的射频已调信号，转发给主单元(1)；主单元(1)比较其频率为fR2的射频载波信号和从单元(2)转发的载波频率为fR2的射频已调信号之间的载波相位差，将该相位差向从单元(2)发射，不断调节从单元(2)的第一可调移相器(24)和第二可调移相器(25)，使该相位差始终趋近于0；主单元(1)所产生的频率为fR2的射频载波信号与从单元(2)经过从单元相干变频器(23)和第一可调移相器(24)后得到频率为fR2的射频载波信号同频同相，实现了远程相位同步。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201821351077.3U CN209102911U (zh) | 2018-08-21 | 2018-08-21 | 一种空间分布式相位同步系统 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN209102911U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109188477A (zh) * | 2018-08-21 | 2019-01-11 | 重庆大学 | 一种空间分布式相位同步系统 |
| CN111934783A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-13 | 电子科技大学 | 基于延时模块的光梳系统主从相位估计性能提升方法 |
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2018
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| CN109188477B (zh) * | 2018-08-21 | 2024-06-14 | 重庆大学 | 一种空间分布式相位同步系统 |
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