CN212012655U - 一种模拟星地射频收发验证系统及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟星地射频收发验证系统及装置，用于模拟卫星转发器与待测设备进行地面自环联试、调试或检修，该装置包括：喇叭天线，通过法兰固定连接在壳体的外侧侧壁上，用于接收待测设备发出的微波信号，正交模耦合器，安装在壳体内腔靠近喇叭天线的位置，其接收发送端与喇叭天线相连接，用于将微波信号转化为线极化信号，锁相源，安装在壳体内腔的中心位置，并通过螺栓固定在壳体的底部，用于发射预定频率的微波信号，混频器，安装在壳体内腔、远离喇叭天线的一侧，并通过螺栓固定在壳体的底部，其分别与锁相源和正交模耦合器连接；本实用新型具有性能稳定可靠，重量轻、功耗低、结构简单、噪声系数低、杂散仰制度高。

Description

一种模拟星地射频收发验证系统及装置

技术领域

本实用新型属于模拟卫通技术领域，尤其涉及一种模拟星地射频收发验证系统及装置。

背景技术

通信卫星转发器亦称通信卫星中继器，简称转发器。设置在卫星上，用于接收和转发卫星通信地球站发来的无线电信号，是实现地球站之间或地球站与航天器之间通信的设备。转发器用于对接收的信号进行放大、变频，并再次发射到各卫星通信地球站或航天器。通信卫星转发器分为透明转发器和处理转发器两大类。透明转发器除进行低噪声放大、变频、功率放大外，只是单纯完成转发任务；处理转发器除转发信号外，还具备信号处理功能。

转发器是通信卫星中的通讯分系统，是通讯卫星的核心，模拟转发器作为通讯卫星转发器地面测试的专用设备，主要用于模拟该转发器的频率关系及电平关系，直接变频转发器转发信号大小具有可调节功能，模拟实际通信卫星的信号在不同地域覆盖场强不同的情况。适用于多站点、多天线的实时通信，能够改变上下行信噪比，模拟不同信噪比情况下的数据速率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种模拟星地射频收发验证系统及装置，以解决了卫星通信设备测试不便的问题。

本实用新型采用以下技术方案：一种模拟星地射频收发验证装置，用于模拟卫星转发器与待测设备进行地面自环联试、调试或检修，包括：

壳体，呈长方体或正方体，

喇叭天线，通过法兰固定连接在壳体的外侧侧壁上，用于接收待测设备发出的微波信号，

正交模耦合器，安装在壳体内腔靠近喇叭天线的位置，其接收发送端与喇叭天线相连接，用于将微波信号转化为线极化信号，

锁相源，安装在壳体内腔的中心位置，并通过螺栓固定在壳体的底部，用于发射预定频率的微波信号，

混频器，安装在壳体内腔、远离喇叭天线的一侧，并通过螺栓固定在壳体的底部，其分别与锁相源和正交模耦合器连接；用于接收锁相源的微波信号和正交模耦合器的线极化信号，并进行变频后，经过变频后的微波信号依次通过正交模耦合器和喇叭天线发射微波信号至待测设备。

进一步地，还包括与正交模耦合器横向同轴设置并安装在壳体底部的十字耦合器，十字耦合器用于向外界检测系统通过射频电缆输送检测微波信号；

还包括与十字耦合器同轴设置并安装在壳体底部的第一滤波器，正交模耦合器、十字耦合器和第一滤波器沿接收通道依次设置，并横向排布；

还包括与正交模耦合器垂直设置的第二滤波器，第二滤波器设置在发射通道上，并安装在壳体内腔、靠近喇叭天线的一侧。

进一步地，混频器和第一滤波器之间、混频器和第二滤波器之间、混频器与锁相源之间对应设置有第一衰减器、第二衰减器、第三衰减器，第一衰减器、第二衰减器、第三衰减器均通过螺栓安装在壳体的底部。

进一步地，第一滤波器和第二滤波器均通过支架安装在壳体内，两个支架均为L形，且其竖向段开设有凹槽，其横向段通过螺栓固定在壳体底部，两个凹槽分别用于第一滤波器和第二滤波器的一端伸入，使得第一滤波器、十字耦合器、正交模耦合器和喇叭天线中轴线重合；使得第二滤波器和正交模耦合器相互垂直设置；混频器通过n形件安装在壳体内。

进一步地，锁相源连接有处理器，处理器用于控制锁相源发射预定频率的微波信号，处理器安装在壳体内腔、对应十字耦合器的一侧，通过螺栓固定在壳体的底部。

一种模拟星地射频收发验证系统，用于模拟卫星转发器与待测设备进行地面自环联试、调试或检修，包括：

喇叭天线，用于接收待测设备发出的微波信号，

正交模耦合器，用于将微波信号转化为线极化信号，

锁相源，用于发射预定频率的微波信号，

混频器，分别与锁相源和正交模耦合器连接，用于接收锁相源的微波信号和正交模耦合器的线极化信号，并进行变频后，

其中，经过变频后的微波信号依次通过正交模耦合器和喇叭天线发射微波信号至待测设备。

进一步地，沿接收通路、在正交模耦合器和混频器之间还连接有十字耦合器，十字耦合器用于向外界检测系统通过射频电缆输送检测微波信号；十字耦合器和混频器之间还设置有第一滤波器；沿发射通路、在混频器和正交模耦合器之间还连接有第二滤波器。

进一步地，混频器和第一滤波器之间、混频器和第二滤波器之间、混频器与锁相源之间对应设置有第一衰减器、第二衰减器、第三衰减器。

进一步地，锁相源连接有处理器，处理器用于控制锁相源发射预定频率的微波信号，锁相源设置有多个频率，分别为1.5G、1.75G、2.3G、2.8G、3.3G。

本实用新型的有益效果是：本实用新型特别适用于作为卫星通信系统地面自环联试、调试或检修的模拟转发器装置，以最小的附加噪声和失真，并以足够的工作频段和输出功率来转发无线信号，本实用新型具有性能稳定可靠，重量轻、功耗低、结构简单、噪声系数低、杂散仰制度高，抗干扰强、控制简单、安装方便。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的原理示意图；

图3为本实用新型的轴侧图。

其中：1.喇叭天线；2.壳体；3.锁相源；4.混频器；5.第一滤波器；6.第二滤波器；7.正交模耦合器；8.十字耦合器；9.处理器；10.第一衰减器；11.第二衰减器；12.第三衰减器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型还公开了一种模拟星地射频收发验证装置，用于模拟卫星转发器与待测设备进行地面自环联试、调试或检修，如图1和图3所示，包括：壳体2、喇叭天线1、正交模耦合器7、锁相源3和混频器4，壳体2呈正方体或长方体，喇叭天线1通过法兰固定连接在壳体2的外侧侧壁上，喇叭天线1用于接收待测设备发出的微波信号，正交模耦合器7安装在壳体2内腔靠近喇叭天线1的位置，其接收发送端与喇叭天线1相连接，正交模耦合器7用于将微波信号转化为线极化信号，锁相源3安装在壳体2内腔的中心位置，并通过螺栓固定在壳体2的底部，锁相源3用于发射预定频率的微波信号，混频器4安装在壳体2内腔、远离喇叭天线1的一侧，并通过螺栓固定在壳体2的底部，混频器4分别与锁相源3和正交模耦合器7连接；混频器4用于接收锁相源3的微波信号和正交模耦合器7的线极化信号，并进行变频后，经过变频后的微波信号依次通过正交模耦合器7和喇叭天线1发射微波信号至待测设备。

该装置还包括与正交模耦合器7横向同轴设置并安装在壳体2底部的十字耦合器8，十字耦合器8用于向外界检测系统通过射频电缆输送检测微波信号；还包括与十字耦合器8同轴设置并安装在壳体2底部的第一滤波器5，正交模耦合器7、十字耦合器8和第一滤波器5沿接收通道依次设置，并横向排布；还包括与正交模耦合器7垂直设置的第二滤波器6，第二滤波器6设置在发射通道上，并安装在壳体2内腔、靠近喇叭天线1的一侧。

混频器4和第一滤波器5之间、混频器4和第二滤波器6之间、混频器4与锁相源3之间对应设置有第一衰减器10、第二衰减器11、第三衰减器12，第一衰减器10、第二衰减器11、第三衰减器12均通过螺栓安装在壳体2的底部。

第一滤波器5通过支架安装在壳体2内，支架为L形，且其竖向段开设有凹槽，其横向段通过螺栓固定在壳体2底部，凹槽用于第一滤波器5的一端伸入，使得第一滤波器5、十字耦合器8、正交模耦合器7和喇叭天线1中轴线重合；混频器4通过n形件安装在壳体2内。

第二滤波器6也通过支架安装在壳体2内，支架为L形，且其竖向段开设有凹槽，其横向段通过螺栓固定在壳体2底部，凹槽用于第二滤波器6的一端伸入，使得第二滤波器6和正交模耦合器7相互垂直设置。

锁相源3连接有处理器9，处理器9用于控制锁相源3发射预定频率的微波信号，处理器9安装在壳体2内腔、对应十字耦合器8的一侧，通过螺栓固定在壳体2的底部。

本实用新型公开了一种模拟星地射频收发验证系统，用于模拟卫星转发器与待测设备进行地面自环联试、调试或检修，如图2所示，包括：喇叭天线1、正交模耦合器7、锁相源3和混频器4，喇叭天线1用于接收待测设备发出的微波信号，正交模耦合器7用于将微波信号转化为线极化信号，锁相源3用于发射预定频率的微波信号，混频器4分别与锁相源3和正交模耦合器7连接，混频器4用于接收锁相源3的微波信号和正交模耦合器7的线极化信号，并进行变频后，其中，经过变频后的微波信号依次通过正交模耦合器7和喇叭天线1发射微波信号至待测设备。

沿接收通路、在正交模耦合器7和混频器4之间还连接有十字耦合器8，十字耦合器8用于向外界检测系统通过射频电缆输送检测微波信号；十字耦合器8和混频器4之间还设置有第一滤波器5；沿发射通路、在混频器4和正交模耦合器7之间还连接有第二滤波器6。

混频器4和第一滤波器5之间、混频器4和第二滤波器6之间、混频器4与锁相源3之间对应设置有第一衰减器10、第二衰减器11、第三衰减器12。述锁相源3连接有处理器9，处理器9用于控制锁相源3发射预定频率的微波信号，锁相源3设置有多个频率，分别为1.5G、1.75G、2.3G、2.8G、3.3G。

本实用新型的验证方法，由以下步骤组成：

通过喇叭天线1接收待测设备发出的微波信号，

利用正交模耦合器7将微波信号转化为线极化信号，

利用十字耦合器8向外界检测系统通过射频电缆输送来自喇叭天线1的线极化型号，

利用锁相源3发射预定频率的微波信号，

利用混频器4对锁相源3的微波信号和正交模耦合器7的线极化信号，并进行变频后，

经过变频后的微波信号依次通过正交模耦合器7和喇叭天线1发射微波信号至待测设备。

本实用新型通过喇叭天线1收到待测设备发出的微波信号，经过正交模耦合器7后，将微波信号转化为线极化信号，然后进入第一滤波器5，滤除杂波信号并将该线极化信号和锁相源3发射预定频率的微波信号，利用混频器4进行下变频，变频后的微波信号依次通过正交模耦合器7和喇叭天线1发射微波信号至待测设备，实现下变频转发的功能，完成一次变频。

锁相源3产生预定频率的微波信号通过第三衰减器12进行调整后，输入至混频器4，混频器4将接收的预定频率的微波信号和线极化信号进行变频后输出微波信号至待测设备。

混频器4和第一滤波器5之间、混频器4和第二滤波器6之间、混频器4与锁相源3之间对应设置有第一衰减器10、第二衰减器11、第三衰减器12。第一衰减器10、第二衰减器11、第三衰减器12能够手动或自动调节不同频段下的信号衰减大小，使天线输出的信号大小能够与正常卫星Ku波段场强覆盖匹配，并调节电路信号大小。

锁相源3扩展频段的选择，能够手动或自动调节不同频段，做5个独立的本振通过开关控制每个本振的电源，各本振采用带通滤波器合并，分别抑制各本振的2次以上谐波。本振切换开关放在壳体2外边，需要手动或自动两种方式进行控制，便于人工操作，控制接口为RS232。

喇叭天线的具体技术指标如下：

频率范围	增益	驻波
			10.7-14.5GHz	收16dBi/发15dBi	<1.2

喇叭天线的极化方式

线极化、可调节,通过机械安装方式调节极化方向。

滤波器的具体技术指标如下：

第一滤波器5的具体技术指标：

频率范围	插损	12.75GHz	15.25GHz
				13.75-14.5GHz	<1.5dB	>30dB	>30dB

第二滤波器6的具体技术指标：

频率范围	插损	13.75GHz
			10.7-12.75GHz	<1.5dB	>30dB

衰减器：

能够手动或自动调节不同频段下的信号衰减大小，使天线输出的信号大小能够与正常卫星Ku波段场强覆盖匹配。

第二衰减器11的具体技术指标：

频率范围	衰减量	输入驻波	输出驻波
				13.75-14.5GHz	5dB	2	2
13.75-14.5GHz	10dB	2	2
				13.75-14.5GHz	15dB	2	2

锁相源3的具体技术指标如下：

做5个独立的本振：1.5G/1.75GHz/2.3G/2.8G/3.3G，通过开关控制每个本振的电源，各本振采用带通滤波器合并，分别抑制各本振的2次以上谐波。本振切换开关放在箱体外边，需要手动、自动发送指令两种方式进行控制，便于人工操作，控制接口为RS232。

扩展的变频关系：

接收频段	发射频段	本振频率
			14.-14.5GHz	12.25-12.75GHz	1.75GHz
14.-14.5GHz	11.7-12.2GHz	2.3GHz
			14.-14.5GHz	11.2-11.7GHz	2.8GHz
14.-14.5GHz	10.7-11.2GHz	3.3GHz
			13.75.-14.25GHz	12.25-12.75GHz	1.5GHz

供电方式：交流220V、50Hz，功耗<200W。

环境要求：存储温度：-40℃～85℃；工作温度：-30℃～65℃，防护等级，IP65。

Claims (9)

1.一种模拟星地射频收发验证装置，其特征在于，用于模拟卫星转发器与待测设备进行地面自环联试、调试或检修，包括：

壳体(2)，呈长方体或正方体，

喇叭天线(1)，通过法兰固定连接在所述壳体(2)的外侧侧壁上，用于接收待测设备发出的微波信号，

正交模耦合器(7)，安装在所述壳体(2)内腔靠近喇叭天线(1)的位置，其接收发送端与所述喇叭天线(1)相连接，用于将微波信号转化为线极化信号，

锁相源(3)，安装在所述壳体(2)内腔的中心位置，并通过螺栓固定在壳体(2)的底部，用于发射预定频率的微波信号，

混频器(4)，安装在所述壳体(2)内腔、远离喇叭天线(1)的一侧，并通过螺栓固定在壳体(2)的底部，其分别与所述锁相源(3)和正交模耦合器(7)连接；用于接收锁相源(3)的微波信号和正交模耦合器(7)的线极化信号，并进行变频后，经过变频后的微波信号依次通过正交模耦合器(7)和喇叭天线(1)发射微波信号至待测设备。

2.根据权利要求1所述的一种模拟星地射频收发验证装置，其特征在于，还包括与所述正交模耦合器(7)横向同轴设置并安装在壳体(2)底部的十字耦合器(8)，所述十字耦合器(8)用于向外界检测系统通过射频电缆输送检测微波信号；

还包括与所述十字耦合器(8)同轴设置并安装在壳体(2)底部的第一滤波器(5)，所述正交模耦合器(7)、十字耦合器(8)和第一滤波器(5)沿接收通道依次设置，并横向排布；

还包括与所述正交模耦合器(7)垂直设置的第二滤波器(6)，所述第二滤波器(6)设置在发射通道上，并安装在所述壳体(2)内腔、靠近喇叭天线(1)的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种模拟星地射频收发验证装置，其特征在于，所述混频器(4)和第一滤波器(5)之间、混频器(4)和第二滤波器(6)之间、混频器(4)与锁相源(3)之间对应设置有第一衰减器(10)、第二衰减器(11)、第三衰减器(12)，所述第一衰减器(10)、第二衰减器(11)、第三衰减器(12)均通过螺栓安装在壳体(2)的底部。

4.根据权利要求3所述的一种模拟星地射频收发验证装置，其特征在于，所述第一滤波器(5)和第二滤波器(6)均通过支架安装在所述壳体(2)内，两个所述支架均为L形，且其竖向段开设有凹槽，其横向段通过螺栓固定在壳体(2)底部，两个所述凹槽分别用于第一滤波器(5)和第二滤波器(6)的一端伸入，使得第一滤波器(5)、十字耦合器(8)、正交模耦合器(7)和喇叭天线(1)中轴线重合；使得第二滤波器(6)和正交模耦合器(7)相互垂直设置；所述混频器(4)通过n形件安装在所述壳体(2)内。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种模拟星地射频收发验证装置，其特征在于，所述锁相源(3)连接有处理器(9)，所述处理器(9)用于控制锁相源(3)发射预定频率的微波信号，所述处理器(9)安装在所述壳体(2)内腔、对应十字耦合器(8)的一侧，通过螺栓固定在壳体(2)的底部。

6.一种模拟星地射频收发验证系统，其特征在于，用于模拟卫星转发器与待测设备进行地面自环联试、调试或检修，包括：

喇叭天线(1)，用于接收待测设备发出的微波信号，

正交模耦合器(7)，用于将微波信号转化为线极化信号，

锁相源(3)，用于发射预定频率的微波信号，

混频器(4)，分别与锁相源(3)和正交模耦合器(7)连接，用于接收锁相源(3)的微波信号和正交模耦合器(7)的线极化信号，并进行变频后，

其中，经过变频后的微波信号依次通过正交模耦合器(7)和喇叭天线(1)发射微波信号至待测设备。

7.根据权利要求6所述的一种模拟星地射频收发验证系统，其特征在于，沿接收通路、在所述正交模耦合器(7)和混频器(4)之间还连接有十字耦合器(8)，所述十字耦合器(8)用于向外界检测系统通过射频电缆输送检测微波信号；所述十字耦合器(8)和混频器(4)之间还设置有第一滤波器(5)；沿发射通路、在所述混频器(4)和正交模耦合器(7)之间还连接有第二滤波器(6)。

8.根据权利要求7所述的一种模拟星地射频收发验证系统，其特征在于，所述混频器(4)和第一滤波器(5)之间、混频器(4)和第二滤波器(6)之间、混频器(4)与锁相源(3)之间对应设置有第一衰减器(10)、第二衰减器(11)、第三衰减器(12)。

9.根据权利要求6-8任一所述的一种模拟星地射频收发验证系统，其特征在于，所述锁相源(3)连接有处理器(9)，所述处理器(9)用于控制锁相源(3)发射预定频率的微波信号，所述锁相源(3)设置有多个频率，分别为1.5G、1.75G、2.3G、2.8G、3.3G。

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