專利名稱：一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于運(yùn)載火箭遙外測(cè)地面測(cè)發(fā)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光纖傳輸微
波信號(hào)裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)運(yùn)載火箭測(cè)試發(fā)射技術(shù)的發(fā)展，以測(cè)控設(shè)備"三化"設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的地面遠(yuǎn) 距離測(cè)發(fā)控模式已成為發(fā)展趨勢(shì)。采用一套地面測(cè)控設(shè)備對(duì)多個(gè)工位的火箭以及同一工位 不同型號(hào)的火箭進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)試控制不僅可以節(jié)約發(fā)射、維護(hù)費(fèi)用，提高火箭性價(jià)比和競(jìng) 爭(zhēng)力，而且有利于提高系統(tǒng)可靠性，確保參試人員的安全。對(duì)于某型號(hào)運(yùn)載火箭而言，遠(yuǎn)距 離、通用地面測(cè)控設(shè)備的研制對(duì)改善地面設(shè)備現(xiàn)狀，更新?lián)Q代和技術(shù)進(jìn)步有十分重要的現(xiàn) 實(shí)意義。 某型號(hào)火箭測(cè)量系統(tǒng)靶場(chǎng)測(cè)試的要求是利用無線信號(hào)完成遙測(cè)和外安系統(tǒng)數(shù)據(jù) 及信號(hào)的傳輸。上述系列火箭采用近控方式時(shí)，遙測(cè)、外安分別采用無線信號(hào)傳輸?shù)姆绞竭M(jìn) 行系統(tǒng)測(cè)試。遙測(cè)系統(tǒng)采用在塔架上架設(shè)天線接收遙測(cè)射頻信號(hào)，信號(hào)在塔架上經(jīng)過射頻 組合設(shè)備直接將微波信號(hào)下變頻為中頻信號(hào)后，利用同軸電纜傳輸?shù)竭b測(cè)測(cè)試間。外安系 統(tǒng)則依靠架設(shè)在外測(cè)間頂部的拋物面天線完成上行信號(hào)的發(fā)射及下行信號(hào)的接收，屬于無 線測(cè)試。采用無線測(cè)試狀態(tài)容易受到環(huán)境干擾，特別是火箭塔架遮擋對(duì)無線信號(hào)造成多徑 衰落，當(dāng)發(fā)射塔架操作平臺(tái)展開時(shí)嚴(yán)重影響測(cè)量系統(tǒng)信號(hào)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成遙外測(cè)信號(hào)失鎖， 影響測(cè)試結(jié)果。 上述型號(hào)火箭遠(yuǎn)距離測(cè)試發(fā)射要求能夠?qū)崿F(xiàn)不小于5km的遠(yuǎn)距離測(cè)試發(fā)射功能， 前端實(shí)現(xiàn)射前無人值守。在這種情況下，采用近控狀態(tài)測(cè)試模式，前端必然要設(shè)置無線測(cè)試 設(shè)備，在火箭測(cè)試、發(fā)射時(shí)都需要有人監(jiān)測(cè)，無法達(dá)到遠(yuǎn)距離測(cè)試發(fā)射的要求。因此需要把 無線測(cè)試設(shè)備布置于后端，才能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)發(fā)控。無線設(shè)備布置于后端就必須解決微波 信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯栴}。如果采用同軸電纜的傳輸方式，由于同軸電纜對(duì)微波信號(hào)的衰減， 信號(hào)經(jīng)過5km后已經(jīng)無法使用。如果采用無線傳輸?shù)姆绞剑捎诎l(fā)射基地地形較復(fù)雜，后端 測(cè)試間與前端發(fā)射工位間有山體阻隔，也無法直接利用無線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行信號(hào)發(fā)送與接 收。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種應(yīng)用于上述型號(hào)火箭測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行靶場(chǎng)測(cè)試、滿足
上述型號(hào)火箭靶場(chǎng)測(cè)試要求的一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置。 本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的 —種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，包括上行傳輸鏈路和下行傳輸鏈路，所述的上行傳 輸鏈路包括光調(diào)制器、光解調(diào)器、信號(hào)合成器和信號(hào)分路器；信號(hào)合成器、光調(diào)制器、光解調(diào) 器和信號(hào)分路器依次連接，信號(hào)合成器和光調(diào)制器之間通過電纜相連接、光解調(diào)器和信號(hào) 分路器通過電纜連接，光調(diào)制器和光解調(diào)器之間通過光纖連接；信號(hào)合成器接收來自地面檢測(cè)站設(shè)備發(fā)射的微波信號(hào)，將其合成一路后發(fā)給光調(diào)制器；光調(diào)制器將微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成
光信號(hào)，并將其通過光纖傳輸給光解調(diào)器；光解調(diào)器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為微波信號(hào)，
將其發(fā)送給信號(hào)分路器；信號(hào)分路器將其分成多路，并將其分別發(fā)送給箭載設(shè)備的應(yīng)答機(jī)
和接收機(jī)；下行傳輸鏈路包括信號(hào)合成器、光調(diào)制器、光解調(diào)器和信號(hào)分路器；它們依次連
接；信號(hào)合成器和光調(diào)制器之間通過電纜相連接、光解調(diào)器和信號(hào)分路器通過電纜連接，
光調(diào)制器和光解調(diào)器之間通過光纖連接；信號(hào)合成器接收來自箭載設(shè)備中發(fā)射機(jī)的微波信
號(hào)，將其合成一路后發(fā)送給光解調(diào)器；光解調(diào)器對(duì)接收到的微波信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為
光信號(hào)，并將其通過光纖發(fā)送給光解調(diào)器；光解調(diào)器將其轉(zhuǎn)換為微波信號(hào)，并將其發(fā)送給信
號(hào)分路器；信號(hào)分路器對(duì)接收到的微波信號(hào)分成多路，并將其發(fā)送給地面檢測(cè)站設(shè)備。 如上所述的光調(diào)制器包括線性放大器、對(duì)數(shù)放大器、光電二極管、控制單元和隔離
裝置；其中，線性放大器接收微波信號(hào)和控制單元的控制信號(hào)，在控制單元控制信號(hào)的控制
下，對(duì)接收到的微波信號(hào)進(jìn)行線性放大，并將其發(fā)送給對(duì)數(shù)放大器；對(duì)數(shù)放大器接收來自線
性放大器的信號(hào)和來自控制單元的控制信號(hào)，在控制單元的控制信號(hào)的控制下，對(duì)來自線
性放大器的信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)放大，然后將其發(fā)送給光電二極管；光電二極管接收來自對(duì)數(shù)放
大器的信號(hào)和來自控制單元的控制信號(hào)，在來自控制單元的控制信號(hào)的控制下，轉(zhuǎn)換出光
信號(hào)；控制單元包括激光偏置環(huán)、溫度控制環(huán)和電壓調(diào)節(jié)電路，它控制線性放大器、對(duì)數(shù)放
大器、光電二極管的工作，使其按照設(shè)定程序工作在最佳狀態(tài)，完成光轉(zhuǎn)換的功能。 如上所述的光解調(diào)器包括線性放大器、對(duì)數(shù)放大器、光電二極管、控制單元，其中，
光電二極管接收光信號(hào)和來自控制單元的控制信號(hào)，在來自控制單元的控制信號(hào)的控制
下，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成微波信號(hào)，并將其發(fā)送給對(duì)數(shù)放大器；對(duì)數(shù)放大器接收來自光電二極管
的微波信號(hào)和來自控制單元的控制信號(hào)，在控制單元的控制信號(hào)的控制下，對(duì)來自對(duì)光電
二極管的微波信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)放大，然后將其發(fā)送給線性放大器；線性放大器接收對(duì)數(shù)放大
器的微波信號(hào)和控制單元的控制信號(hào)，在控制單元控制信號(hào)的控制下，對(duì)接收到的電壓信
號(hào)進(jìn)行線性放大后輸出，它要求各信號(hào)之間由于放大產(chǎn)生的交調(diào)要求小于35dB ;控制單元
為光電二極管偏置和電壓調(diào)節(jié)電路，它控制光電二極管、對(duì)數(shù)放大器和線性放大器的工作，
保證了接收機(jī)的穩(wěn)定工作和傳輸過程的線性。 如上所述的光信號(hào)的波長(zhǎng)為1550nm。 如上所述的信號(hào)合成器采用微波合成器實(shí)現(xiàn)。 如上所述的信號(hào)合成器由四個(gè)雙工器、3個(gè)一分二功率分配器和一個(gè)一分三功 率分配器組成；信號(hào)合成器將輸入的十路信號(hào)合成一路信號(hào)，工作頻率覆蓋1400MHz 7000MHz ;其中，6845MHz和6905MHz的微波信號(hào)經(jīng)過第一個(gè)一分二功率分配器，然后進(jìn)入雙 工器4，兩路微波信號(hào)的信號(hào)通道插入損耗均為-8. 5dB ;6573MHz的微波信號(hào)經(jīng)過第一個(gè)濾 波器、和6465MHz的微波信號(hào)進(jìn)入第二個(gè)一分二功率分配器，然后進(jìn)入雙工器4， 6573MHz的 微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗為-10. 5dB，6465MHz的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通 道的插入損耗為_8. 5dB ;雙工器4將上述兩路信號(hào)合成，發(fā)送給雙工器3 ;6720MHz的微波 信號(hào)經(jīng)過一個(gè)濾波器、和6812腿z、6815腿z的微波信號(hào)進(jìn)入一分三功率分配器，然后進(jìn)入 雙工器3，6720MHz的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗為-lldB， 6812MHz和6815MHz 的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗均為_9dB ;雙工器3將上述兩路信號(hào)合成，然后 發(fā)送給雙工器2 ;3041MHz和3021MHz的微波信號(hào)進(jìn)入第三個(gè)一分二功率分配器，然后進(jìn)入雙工器2， 3041MHz和3021MHz的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗均為_5. 5dB ;雙工 器2將上述兩路信號(hào)合成，然后發(fā)送給雙工器1 ;雙工器1將上述信號(hào)和1436MHz的微波信 號(hào)進(jìn)行合成后輸出，1436MHz的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗均為-ldB ;三個(gè)一 分二功率分配器的插入損耗均為_3. 5dB，兩個(gè)濾波器的插入損耗均為_2(18，一分三功率分 配器的插入損耗為-SdB，雙工器1、雙工器2和雙工器4的插入損耗均為-ldB，雙工器3的 插入損耗為_2dB。 如上所述的信號(hào)分路器采用微波分路器實(shí)現(xiàn)。 如上所述的信號(hào)分路器由一個(gè)三工器、兩個(gè)雙工器、一個(gè)一分二功率分配器、一 個(gè)一分三功率分配器和一個(gè)一分四功率分配器構(gòu)成；它將輸入信號(hào)分為十一路信號(hào)，工作 頻率覆蓋1400MHz 7000MHz ;輸入信號(hào)進(jìn)入信號(hào)分路器后，首先通過三工器，將輸入信號(hào) 為三路3215MHz、3270MHz、3290MHz和3713MHz的微波信號(hào)為一路；5130MHz和5147MHz 的微波信號(hào)為一路，6201MHz、6275MHz、6317MHz、6409MHz和6610MHz的微波信號(hào)為一路； 3215MHz、3270MHz、3290MHz和3713MHz —路經(jīng)過第一個(gè)雙工器分為兩路， 一路為3713MHz 的微波信號(hào)，另一路為3215MHz、3270MHz和3290MHz的微波信號(hào)，3215MHz、3270MHz和 3290MHz的微波信號(hào)經(jīng)過一分三功率分配器分為三路輸出，上述三路微波信號(hào)經(jīng)過的信 號(hào)通路的插入損耗均為-10dB ;5130腿z和5147腿z的微波信號(hào)經(jīng)過一分二的功率分配 器直接分為兩路輸出，上述三路微波信號(hào)經(jīng)過的信號(hào)通路的插入損耗均為-6. 5dB，由于 5130MHz和5147MHz之間頻率向隔太近，只有17MHz，因此它們之間的隔離只能靠功率分 配器的隔離度， 一般為7 20dB之間;6201MHz、6275MHz、6317MHz、6409MHz和6610MHz的 微波信號(hào)經(jīng)過第二個(gè)雙工器分為兩路，一路為6610MHz的微波信號(hào)，該微波信號(hào)經(jīng)過的信 號(hào)通路的插入損耗為_5dB，另一路為620lMHz、6275MHz、6317MHz和6409MHz的微波信號(hào)； 6201腿z、6275腿z、6317腿z和6409MHz的微波信號(hào)經(jīng)過一分四功率分配器直接分為四路輸 出，上述微波信號(hào)經(jīng)過的信號(hào)通路的插入損耗均為_12dB ;—分二功率分配器的插入損耗 為-3. 5dB，一分三功率分配器的插入損耗為_5(18，一分四功率分配器的插入損耗為-7dB， 兩個(gè)雙工器的插入損耗均為-2(18，三工器的插入損耗為-3dB。 如上所述的濾波器的交調(diào)抑制大于50dB，帶寬為士15MHz/dB，帶外抑制大于 25dB。 如上所述的雙工器、三工器和功率分配器都采用帶狀線或腔體結(jié)構(gòu)。 本實(shí)用新型的有益效果是 本實(shí)用新型解決了遠(yuǎn)距離微波信號(hào)低損壞傳輸?shù)碾y題，為航天測(cè)控領(lǐng)域提出了一 種新型傳輸方案。本實(shí)用新型已經(jīng)應(yīng)用到某衛(wèi)星發(fā)射中心的火箭發(fā)射中，由于應(yīng)用了光 纖傳輸設(shè)備，避免了以往無線信號(hào)需要建設(shè)中繼信號(hào)塔，避免了大規(guī)模土建工程節(jié)約了近 千萬建設(shè)費(fèi)用，效益顯著。

圖l是本實(shí)用新型的 圖2是本實(shí)用新型的 圖3是本實(shí)用新型的 圖4是本實(shí)用新型的
種光纖傳輸微波信號(hào)裝置的結(jié)構(gòu)原理圖； 種光纖傳輸微波信號(hào)裝置的光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)原理圖； 種光纖傳輸微波信號(hào)裝置的光解調(diào)器的結(jié)構(gòu)原理圖； 種光纖傳輸微波信號(hào)裝置的信號(hào)分路器的結(jié)構(gòu)原理圖；[0023] 圖5是本實(shí)用新型的一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置的信號(hào)合成器的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置進(jìn)行介紹 如圖1所示，一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，包括上行傳輸鏈路和下行傳輸鏈路，上 行傳輸鏈路包括光調(diào)制器、光解調(diào)器、信號(hào)合成器和信號(hào)分路器；信號(hào)合成器、光調(diào)制器、光 解調(diào)器和信號(hào)分路器依次連接，信號(hào)合成器和光調(diào)制器之間通過電纜相連接、光解調(diào)器和 信號(hào)分路器通過電纜連接，光調(diào)制器和光解調(diào)器之間通過光纖連接。信號(hào)合成器接收來自 地面檢測(cè)站設(shè)備發(fā)射的微波信號(hào)，將其合成一路后發(fā)給光調(diào)制器。光調(diào)制器將微波信號(hào)轉(zhuǎn) 換成光信號(hào)，并將其通過光纖傳輸給光解調(diào)器。光解調(diào)器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為微波信 號(hào)，將其發(fā)送給信號(hào)分路器。信號(hào)分路器將其分成多路，并將其分別發(fā)送給箭載設(shè)備的應(yīng)答 機(jī)和接收機(jī)。下行傳輸鏈路包括信號(hào)合成器、光調(diào)制器、光解調(diào)器和信號(hào)分路器；它們依次 連接。信號(hào)合成器和光調(diào)制器之間通過電纜相連接、光解調(diào)器和信號(hào)分路器通過電纜連接， 光調(diào)制器和光解調(diào)器之間通過光纖連接。信號(hào)合成器接收來自箭載設(shè)備中發(fā)射機(jī)的微波信 號(hào)，將其合成一路后發(fā)送給光解調(diào)器。光解調(diào)器對(duì)接收到的微波信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為 光信號(hào)，并將其通過光纖發(fā)送給光解調(diào)器。光解調(diào)器將其轉(zhuǎn)換為微波信號(hào)，并將其發(fā)送給信 號(hào)分路器。信號(hào)分路器對(duì)接收到的微波信號(hào)分成多路，并將其發(fā)送給地面檢測(cè)站設(shè)備。圖 中實(shí)線所示為電纜，虛線為光纖。 在本實(shí)施例中，地面檢測(cè)站的發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)包括了從1400MHz 7000Hz的寬 帶多種類型的信號(hào)，包括連續(xù)波調(diào)頻信號(hào)、脈沖調(diào)制信號(hào)。上述信號(hào)的特點(diǎn)是頻帶寬，信號(hào) 電平差異大。 這些信號(hào)通過上述光纖傳輸微波信號(hào)裝置的上行傳輸鏈路傳輸?shù)郊d設(shè)備。由于 光纖對(duì)光信號(hào)的衰減很小，因此實(shí)現(xiàn)了低損耗遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)。而如果用同軸電纜直接傳 輸微波信號(hào)則傳輸距離將成倍減少。 如圖2所示，上述光調(diào)制器包括線性放大器、對(duì)數(shù)放大器、光電二極管、控制單元 和隔離裝置；其中，線性放大器接收微波信號(hào)和控制單元的控制信號(hào)，在控制單元控制信號(hào) 的控制下，對(duì)接收到的微波信號(hào)進(jìn)行線性放大，并將其發(fā)送給對(duì)數(shù)放大器。對(duì)數(shù)放大器接收 來自線性放大器的信號(hào)和來自控制單元的控制信號(hào)，在控制單元的控制信號(hào)的控制下，對(duì) 來自線性放大器的信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)放大，然后將其發(fā)送給光電二極管。光電二極管接收來自 對(duì)數(shù)放大器的信號(hào)和來自控制單元的控制信號(hào)，在來自控制單元的控制信號(hào)的控制下，轉(zhuǎn) 換出光信號(hào)?？刂茊卧す馄铆h(huán)、溫度控制環(huán)和電壓調(diào)節(jié)電路，它控制線性放大器、 對(duì)數(shù)放大器、光電二極管的工作，使其按照設(shè)定程序工作在最佳狀態(tài)，完成光轉(zhuǎn)換的功能， 它采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。 如圖3所示，上述光解調(diào)器包括線性放大器、對(duì)數(shù)放大器、光電二極管、控制單元， 其中，光電二極管接收光信號(hào)和來自控制單元的控制信號(hào)，在來自控制單元的控制信號(hào)的 控制下，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成微波信號(hào)，并將其發(fā)送給對(duì)數(shù)放大器。對(duì)數(shù)放大器接收來自光電二 極管的微波信號(hào)和來自控制單元的控制信號(hào)，在控制單元的控制信號(hào)的控制下，對(duì)來自對(duì) 光電二極管的微波信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)放大，然后將其發(fā)送給線性放大器。線性放大器接收對(duì)數(shù) 放大器的微波信號(hào)和控制單元的控制信號(hào)，在控制單元控制信號(hào)的控制下，對(duì)接收到的電壓信號(hào)進(jìn)行線性放大后輸出，它要求各信號(hào)之間由于放大產(chǎn)生的交調(diào)要求小于35dB?？刂?單元為光電二極管偏置和電壓調(diào)節(jié)電路，它控制光電二極管、對(duì)數(shù)放大器和線性放大器的 工作，保證了接收機(jī)的穩(wěn)定工作和傳輸過程的線性，它采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。 在本實(shí)施例中，光信號(hào)的波長(zhǎng)為1550nm。 如圖4所示，信號(hào)合成器采用微波合成器實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施例中，為與箭載設(shè)備相配 套，信號(hào)合成器由四個(gè)雙工器、3個(gè)一分二功率分配器和一個(gè)一分三功率分配器組成。信號(hào) 合成器將輸入的十路信號(hào)合成一路信號(hào)，工作頻率覆蓋1400MHz 7000MHz。其中，6845MHz 和6905MHz的微波信號(hào)經(jīng)過第一個(gè)一分二功率分配器，然后進(jìn)入雙工器4，兩路微波信號(hào)的 信號(hào)通道插入損耗均為_8. 5dB。 6573MHz的微波信號(hào)經(jīng)過第一個(gè)濾波器、和6465MHz的微波 信號(hào)進(jìn)入第二個(gè)一分二功率分配器，然后進(jìn)入雙工器4，6573MHz的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào) 通道的插入損耗為-10. 5dB，6465MHz的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗為_8. 5dB。 雙工器4將上述兩路信號(hào)合成，發(fā)送給雙工器3。 6720MHz的微波信號(hào)經(jīng)過一個(gè)濾波器、和 6812MHz、6815MHz的微波信號(hào)進(jìn)入一分三功率分配器，然后進(jìn)入雙工器3， 6720MHz的微波 信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗為-lldB，6812fflz和6815腿z的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào) 通道的插入損耗均為_9dB。雙工器3將上述兩路信號(hào)合成，然后發(fā)送給雙工器2。 3041MHz和 3021MHz的微波信號(hào)進(jìn)入第三個(gè)一分二功率分配器，然后進(jìn)入雙工器2， 3041MHz和3021MHz 的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗均為_5. 5dB。雙工器2將上述兩路信號(hào)合成，然 后發(fā)送給雙工器1。雙工器1將上述信號(hào)和1436MHz的微波信號(hào)進(jìn)行合成后輸出，1436MHz 的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗均為-ldB。 三個(gè)一分二功率分配器的插入損耗均為_3.5(18，兩個(gè)濾波器的插入損耗均 為_2(18，一分三功率分配器的插入損耗為-SdB，雙工器1、雙工器2和雙工器4的插入損耗 均為-ldB，雙工器3的插入損耗為-2dB。 如圖5所示，信號(hào)分路器采用微波分路器實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施例中，為與地面監(jiān)測(cè)站 設(shè)備相配套，信號(hào)分路器由一個(gè)三工器、兩個(gè)雙工器、一個(gè)一分二功率分配器、一個(gè)一分三 功率分配器和一個(gè)一分四功率分配器構(gòu)成。它將輸入信號(hào)分為十一路信號(hào)，工作頻率覆蓋 1400腿z 7000腿z。輸入信號(hào)進(jìn)入信號(hào)分路器后，首先通過三工器，將輸入信號(hào)為三路 3215MHz、3270MHz、3290MHz和3713MHz的微波信號(hào)為一路；5130MHz和5147MHz的微波信 號(hào)為一路，6201MHz、6275MHz、6317MHz、6409MHz和6610MHz的微波信號(hào)為一路。3215MHz、 3270MHz、3290MHz和3713MHz —路經(jīng)過第一個(gè)雙工器分為兩路， 一路為3713MHz的微波信 號(hào)，另一路為3215MHz、3270MHz和3290MHz的微波信號(hào)，3215MHz、3270MHz和3290MHz的微 波信號(hào)經(jīng)過一分三功率分配器分為三路輸出，上述三路微波信號(hào)經(jīng)過的信號(hào)通路的插入損 耗均為-lOdB。 5130MHz和5147MHz的微波信號(hào)經(jīng)過一分二的功率分配器直接分為兩路輸 出，上述三路微波信號(hào)經(jīng)過的信號(hào)通路的插入損耗均為-6. 5dB，由于5130腿z和5147腿z 之間頻率向隔太近，只有17MHz，因此它們之間的隔離只能靠功率分配器的隔離度， 一般 為7 20dB之間。6201MHz、6275MHz、6317MHz、6409MHz和6610MHz的微波信號(hào)經(jīng)過第二 個(gè)雙工器分為兩路，一路為6610MHz的微波信號(hào)，該微波信號(hào)經(jīng)過的信號(hào)通路的插入損耗 為-5dB，另一路為6201MHz、6275MHz、6317MHz和6409MHz的微波信號(hào)。6201MHz、6275MHz、 6317MHz和6409MHz的微波信號(hào)經(jīng)過一分四功率分配器直接分為四路輸出，上述微波信號(hào) 經(jīng)過的信號(hào)通路的插入損耗均為_12dB。[0034] —分二功率分配器的插入損耗為-3. 5dB， 一分三功率分配器的插入損耗為_5dB， 一分四功率分配器的插入損耗為_7(18，兩個(gè)雙工器的插入損耗均為_2(18，三工器的插入損 耗為_3dB。 微波合成器和微波分路器均采用雙(三)工器和功率分配器相結(jié)合實(shí)現(xiàn)。雖然雙 (三)工器和功率分配器都對(duì)信號(hào)進(jìn)行分路或合成，但二者的工作原理完全不同雙(三) 工器對(duì)信號(hào)進(jìn)行的是頻率分割，不存在分配損失，插入損耗較小，但對(duì)于頻率相隔很近的信 號(hào)無法進(jìn)行分割；而功率分配器是從能量上對(duì)信口進(jìn)行分路，它通過將一份能量分作相同 的兩份或多份(每路信號(hào)的頻率相同)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分路和合成，雖然每路有3dB的分配損 失(多路分配器更大)，但可對(duì)頻率相隔很近的信號(hào)進(jìn)行分路和合成。 微波合成器和微波分路器中雙工器、三工器和功率分配器相互的連接關(guān)系至關(guān)重 要，從理論上講，雙工器和三工器都是采用全互補(bǔ)雙工濾波器，它們的輸入導(dǎo)納或阻抗在全 頻譜上是一恒定實(shí)數(shù)，但實(shí)際上是不可能做到的，總會(huì)有一些剩余駐波，這給連接上帶來困 難，在實(shí)際中需要采用許多特殊的手段進(jìn)行分配，匹配的好壞對(duì)于整個(gè)信號(hào)分路器和信號(hào) 合成器的性能影響很大。 上述濾波器的交調(diào)抑制大于50dB，帶寬為± 15MHz/dB，帶外抑制大于25dB。 本實(shí)用新型中使用的雙工器、三工器和功率分配器都采用帶狀線或腔體結(jié)構(gòu)，它 們均可從市場(chǎng)上購(gòu)得，這樣雖然增加了加工的難度，并提高了成本，但對(duì)于促高信號(hào)合成器 和信號(hào)分路器的電氣性能有很大好處。 本實(shí)用新型解決了遠(yuǎn)距離微波信號(hào)低損壞傳輸?shù)碾y題，為航天測(cè)控領(lǐng)域提出了一 種新型傳輸方案。本實(shí)用新型已經(jīng)應(yīng)用到某衛(wèi)星發(fā)射中心的火箭發(fā)射中，由于應(yīng)用了光 纖傳輸設(shè)備，避免了以往無線信號(hào)需要建設(shè)中繼信號(hào)塔，避免了大規(guī)模土建工程節(jié)約了近 千萬建設(shè)費(fèi)用，效益顯著。
權(quán)利要求一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，包括上行傳輸鏈路和下行傳輸鏈路，其特征在于所述的上行傳輸鏈路包括光調(diào)制器、光解調(diào)器、信號(hào)合成器和信號(hào)分路器；信號(hào)合成器、光調(diào)制器、光解調(diào)器和信號(hào)分路器依次連接，信號(hào)合成器和光調(diào)制器之間通過電纜相連接、光解調(diào)器和信號(hào)分路器通過電纜連接，光調(diào)制器和光解調(diào)器之間通過光纖連接；信號(hào)合成器接收來自地面檢測(cè)站設(shè)備發(fā)射的微波信號(hào)，將其合成一路后發(fā)給光調(diào)制器；光調(diào)制器將微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并將其通過光纖傳輸給光解調(diào)器；光解調(diào)器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為微波信號(hào)，將其發(fā)送給信號(hào)分路器；信號(hào)分路器將其分成多路，并將其分別發(fā)送給箭載設(shè)備的應(yīng)答機(jī)和接收機(jī)；下行傳輸鏈路包括信號(hào)合成器、光調(diào)制器、光解調(diào)器和信號(hào)分路器；它們依次連接；信號(hào)合成器和光調(diào)制器之間通過電纜相連接、光解調(diào)器和信號(hào)分路器通過電纜連接，光調(diào)制器和光解調(diào)器之間通過光纖連接；信號(hào)合成器接收來自箭載設(shè)備中發(fā)射機(jī)的微波信號(hào)，將其合成一路后發(fā)送給光解調(diào)器；光解調(diào)器對(duì)接收到的微波信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并將其通過光纖發(fā)送給光解調(diào)器；光解調(diào)器將其轉(zhuǎn)換為微波信號(hào)，并將其發(fā)送給信號(hào)分路器；信號(hào)分路器對(duì)接收到的微波信號(hào)分成多路，并將其發(fā)送給地面檢測(cè)站設(shè)備。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，其特征在于所述的光調(diào)制器 包括線性放大器、對(duì)數(shù)放大器、光電二極管、控制單元和隔離裝置；其中，線性放大器接收微 波信號(hào)和控制單元的控制信號(hào)，在控制單元控制信號(hào)的控制下，對(duì)接收到的微波信號(hào)進(jìn)行 線性放大，并將其發(fā)送給對(duì)數(shù)放大器；對(duì)數(shù)放大器接收來自線性放大器的信號(hào)和來自控制 單元的控制信號(hào)，在控制單元的控制信號(hào)的控制下，對(duì)來自線性放大器的信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)放 大，然后將其發(fā)送給光電二極管；光電二極管接收來自對(duì)數(shù)放大器的信號(hào)和來自控制單元 的控制信號(hào)，在來自控制單元的控制信號(hào)的控制下，轉(zhuǎn)換出光信號(hào)；控制單元包括激光偏置 環(huán)、溫度控制環(huán)和電壓調(diào)節(jié)電路，它控制線性放大器、對(duì)數(shù)放大器、光電二極管的工作，使其 按照設(shè)定程序工作在最佳狀態(tài)，完成光轉(zhuǎn)換的功能。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，其特征在于所述的光解調(diào)器 包括線性放大器、對(duì)數(shù)放大器、光電二極管、控制單元，其中，光電二極管接收光信號(hào)和來自 控制單元的控制信號(hào)，在來自控制單元的控制信號(hào)的控制下，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成微波信號(hào)，并 將其發(fā)送給對(duì)數(shù)放大器；對(duì)數(shù)放大器接收來自光電二極管的微波信號(hào)和來自控制單元的控 制信號(hào)，在控制單元的控制信號(hào)的控制下，對(duì)來自對(duì)光電二極管的微波信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)放大， 然后將其發(fā)送給線性放大器；線性放大器接收對(duì)數(shù)放大器的微波信號(hào)和控制單元的控制信 號(hào)，在控制單元控制信號(hào)的控制下，對(duì)接收到的電壓信號(hào)進(jìn)行線性放大后輸出，它要求各信 號(hào)之間由于放大產(chǎn)生的交調(diào)要求小于35dB ;控制單元為光電二極管偏置和電壓調(diào)節(jié)電路， 它控制光電二極管、對(duì)數(shù)放大器和線性放大器的工作，保證了接收機(jī)的穩(wěn)定工作和傳輸過 程的線性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任何一項(xiàng)所述的一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，其特征在于所 述的光信號(hào)的波長(zhǎng)為1550nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，其特征在于所述的信號(hào)合成 器采用微波合成器實(shí)現(xiàn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，其特征在于所述的信號(hào)合成器由四個(gè)雙工器、3個(gè)一分二功率分配器和一個(gè)一分三功率分配器組成；信號(hào)合成器將輸入的十路信號(hào)合成一路信號(hào)，工作頻率覆蓋1400MHz 7000MHz ;其中，6845MHz和 6905MHz的微波信號(hào)經(jīng)過第一個(gè)一分二功率分配器，然后進(jìn)入雙工器4，兩路微波信號(hào)的信 號(hào)通道插入損耗均為_8. 5dB ;6573MHz的微波信號(hào)經(jīng)過第一個(gè)濾波器、和6465MHz的微波 信號(hào)進(jìn)入第二個(gè)一分二功率分配器，然后進(jìn)入雙工器4，6573MHz的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào) 通道的插入損耗為-10. 5dB，6465MHz的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗為_8. 5dB ; 雙工器4將上述兩路信號(hào)合成，發(fā)送給雙工器3 ;6720腿z的微波信號(hào)經(jīng)過一個(gè)濾波器、 和6812MHz、6815MHz的微波信號(hào)進(jìn)入一分三功率分配器，然后進(jìn)入雙工器3，6720MHz的 微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗為-lldB，6812MHz和6815MHz的微波信號(hào)所經(jīng)過 的信號(hào)通道的插入損耗均為_9dB ;雙工器3將上述兩路信號(hào)合成，然后發(fā)送給雙工器2 ; 3041MHz和3021MHz的微波信號(hào)進(jìn)入第三個(gè)一分二功率分配器，然后進(jìn)入雙工器2， 3041MHz 和3021MHz的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗均為_5. 5dB ;雙工器2將上述兩路信 號(hào)合成，然后發(fā)送給雙工器1 ;雙工器1將上述信號(hào)和1436MHz的微波信號(hào)進(jìn)行合成后輸 出，1436MHz的微波信號(hào)所經(jīng)過的信號(hào)通道的插入損耗均為-ldB ;三個(gè)一分二功率分配器 的插入損耗均為_3. 5dB，兩個(gè)濾波器的插入損耗均為_2(18，一分三功率分配器的插入損耗 為_5dB，雙工器1、雙工器2和雙工器4的插入損耗均為-ldB，雙工器3的插入損耗為_2dB。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，其特征在于所述的信號(hào)分路 器采用微波分路器實(shí)現(xiàn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，其特征在于所述的信 號(hào)分路器由一個(gè)三工器、兩個(gè)雙工器、一個(gè)一分二功率分配器、一個(gè)一分三功率分配器和 一個(gè)一分四功率分配器構(gòu)成；它將輸入信號(hào)分為十一路信號(hào)，工作頻率覆蓋1400MHz 7000腿z ;輸入信號(hào)進(jìn)入信號(hào)分路器后，首先通過三工器，將輸入信號(hào)為三路3215腿z、 3270MHz、3290MHz和3713MHz的微波信號(hào)為一路；5130MHz和5147MHz的微波信號(hào)為一路， 620lMHz、6275MHz、6317MHz、6409MHz和6610MHz的微波信號(hào)為一路；3215MHz、3270MHz、 3290MHz和3713腿z —路經(jīng)過第一個(gè)雙工器分為兩路， 一路為3713腿z的微波信號(hào)，另一 路為3215MHz、3270MHz和3290MHz的微波信號(hào)，3215MHz、3270MHz和3290MHz的微波信號(hào) 經(jīng)過一分三功率分配器分為三路輸出，上述三路微波信號(hào)經(jīng)過的信號(hào)通路的插入損耗均 為-lOdB ;5130MHz和5147MHz的微波信號(hào)經(jīng)過一分二的功率分配器直接分為兩路輸出，上 述三路微波信號(hào)經(jīng)過的信號(hào)通路的插入損耗均為-6. 5dB，由于5130腿z和5147腿z之間 頻率向隔太近，只有17MHz，因此它們之間的隔離只能靠功率分配器的隔離度，一般為7 20dB之間；6201MHz、6275MHz、6317MHz、6409MHz和6610MHz的微波信號(hào)經(jīng)過第二個(gè)雙工器 分為兩路，一路為6610MHz的微波信號(hào)，該微波信號(hào)經(jīng)過的信號(hào)通路的插入損耗為_5dB， 另一路為620lMHz、6275MHz、6317MHz和6409MHz的微波信號(hào)；620lMHz、6275MHz、6317MHz 和6409MHz的微波信號(hào)經(jīng)過一分四功率分配器直接分為四路輸出，上述微波信號(hào)經(jīng)過的信 號(hào)通路的插入損耗均為_12dB ;—分二功率分配器的插入損耗為_3. 5dB，一分三功率分配 器的插入損耗為_5(18，一分四功率分配器的插入損耗為_7(18，兩個(gè)雙工器的插入損耗均 為-2(18，三工器的插入損耗為-3dB。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，其特征在于所述的濾波器的 交調(diào)抑制大于50dB，帶寬為士15MHz/dB，帶外抑制大于25dB。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，其特征在于所述的雙工器、三工器和功率分配器都采用帶狀線或腔體結(jié)構(gòu)'
專利摘要本實(shí)用新型屬于運(yùn)載火箭遙外測(cè)地面測(cè)發(fā)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光纖傳輸微波信號(hào)裝置，目的在于提供一種應(yīng)用于上述型號(hào)火箭測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行靶場(chǎng)測(cè)試、滿足上述型號(hào)火箭靶場(chǎng)測(cè)試要求。本實(shí)用新型包括上行傳輸鏈路和下行傳輸鏈路，其特征在于所述的上行傳輸鏈路包括光調(diào)制器、光解調(diào)器、信號(hào)合成器和信號(hào)分路器；信號(hào)合成器、光調(diào)制器、光解調(diào)器和信號(hào)分路器依次連接；下行傳輸鏈路包括信號(hào)合成器、光調(diào)制器、光解調(diào)器和信號(hào)分路器，它們依次連接。本實(shí)用新型解決了遠(yuǎn)距離微波信號(hào)低損壞傳輸?shù)碾y題，為航天測(cè)控領(lǐng)域提出一種新型傳輸方案。本實(shí)用新型已經(jīng)應(yīng)用到某衛(wèi)星發(fā)射中心的火箭發(fā)射中，避免了以往無線信號(hào)需要建設(shè)中繼信號(hào)塔，節(jié)約了近千萬建設(shè)費(fèi)用，效益顯著。
文檔編號(hào)H01P5/12GK201491014SQ20092017058
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者劉丙太, 宋屹旻, 宋銳, 張國(guó)良, 張恒, 徐力, 王 鋒, 王穎, 董齊齊, 陳志紅, 高祥武 申請(qǐng)人:北京宇航系統(tǒng)工程研究所