一種大功率移動廣播geo衛(wèi)星裝置及傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大功率(1500W以上)移動廣播GEO衛(wèi)星裝置及傳輸方法，屬于微波電路技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的移動廣播GEO衛(wèi)星裝置及方法在同等增益下服務(wù)覆蓋范圍有限:雖然近年發(fā)射衛(wèi)星的天線口徑均達到10米左右，并能夠在現(xiàn)有技術(shù)水平下提供足夠的天線增益，但覆蓋區(qū)范圍與中國衛(wèi)星移動廣播業(yè)務(wù)的需求尚有差距；由于天線饋源陣隨頻率下降而增大，近年發(fā)射的衛(wèi)星均工作在S頻段，如在其它頻段發(fā)展移動廣播業(yè)務(wù)(如更低的L頻段)，增大的饋源陣將對衛(wèi)星結(jié)構(gòu)布局提出更高要求，因此增大饋源陣規(guī)模以增加覆蓋區(qū)域難度更大。
[0003]功率合成模塊設(shè)計存在瓶頸:公開資料能夠查到的現(xiàn)有移動廣播衛(wèi)星功率合成均采用電纜連接的多級合成方式，插入損耗高，熱耗高，保證幅相一致性難度大且設(shè)計復(fù)雜，導(dǎo)致合成效率低；功率合成模塊與多通道的輸出多工器分開設(shè)計更增加了損耗和設(shè)計難度；在上述高效率一體化功率合成基礎(chǔ)上天線功率分配網(wǎng)絡(luò)有待優(yōu)化，設(shè)計能夠適應(yīng)大功率能力的更高效功分網(wǎng)絡(luò)。
[0004]返向傳輸能力缺失限制了業(yè)務(wù)拓展^EutelSat 1A夕卜，其它衛(wèi)星只有前向下行廣播鏈路，沒有返向鏈路，不利于未來衛(wèi)星業(yè)務(wù)向多樣化發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題為:在目前移動廣播GEO衛(wèi)星裝置的基礎(chǔ)上進行改進，克服現(xiàn)有技術(shù)覆蓋范圍、功率合成、返向傳輸?shù)饶芰Φ牟蛔?，提供一種保證天線增益條件下擴大覆蓋范圍、采用空間功率合成并與輸出多工器一體化設(shè)計、并增加返向傳輸通道的GEO衛(wèi)星裝置和方法。
[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)方案為:一種大功率移動廣播GEO衛(wèi)星裝置，包括:衛(wèi)星平臺
(I)和載荷，載荷包括天線分系統(tǒng)、轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)；
[0007]天線分系統(tǒng)包括前向下行天線、返向上行天線(5)和饋電天線(6);其中前向下行天線包括天線功分模塊(2)、前向下行天線饋源陣(3)、前向下行天線反射面(4);
[0008]轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)包括前向轉(zhuǎn)發(fā)器和返向轉(zhuǎn)發(fā)器(9)，前向轉(zhuǎn)發(fā)器包括小信號處理模塊⑵和功率合成模塊⑶；
[0009]小信號處理模塊(7)包括接收機(71)、下變頻器(72)、輸入多工器(73)、第一小信號功分網(wǎng)絡(luò)(74)、第二小信號功分網(wǎng)絡(luò)(75)、第一功率放大器組(76)、第二功率放大器組
(77);
[0010]功率合成模塊(8)包括第一空間功率合成器(81)、第二空間功率合成器(82)、第一通道濾波器(83)、第二通道濾波器(84)、輸出多工器(85);
[0011]天線功分模塊(2)包括前級功分器(21)和后級功分器(22);后級功分器(22)包括兩級同軸功分模塊，分別是第一級同軸功分模塊、第二級同軸功分模塊；
[0012]返向轉(zhuǎn)發(fā)器(9)包括低噪聲放大模塊(91)、輸入濾波模塊(92)、合路器(93)、上變頻器(94)、功率放大模塊(95)、輸出濾波模塊(96);
[0013]前向傳輸時，外部地面信關(guān)站，發(fā)射大功率(>60dBW)前向上行信號經(jīng)衛(wèi)星與地面?zhèn)鬏旀溌匪p后的小功率(〈OdBW)信號由饋電天線(6)接收送至接收機(71)，接收機(71)對該小功率信號濾波、放大后送至下變頻器(72)，下變頻器(72)對該濾波放大后的信號進行下變頻，送至輸入多工器(73)，輸入多工器(73)將下變頻后的信號分為不同中心頻率的兩路信號分別送至第一小信號功分網(wǎng)絡(luò)(74)、第二小信號功分網(wǎng)絡(luò)(75)，設(shè)不同中心頻率的兩路信號的頻率為Π和f2 ；
[0014]第一小信號功分網(wǎng)絡(luò)(74)接收中心頻率為fl的信號，將中心頻率為fl的信號等功率分成N路，分別進入第一功率放大器組(76)，第一功率放大器組(76)對該N路信號分別進行功率放大后送至第一空間功率合成器(81)，第一空間功率合成器(81)對功率放大后的N路信號的功率進行疊加合成，再由第一通道濾波器(83)濾波，得到中心頻率為fl的第一通道信號，送至輸出多工器(85)；
[0015]第二小信號功分網(wǎng)絡(luò)(75)接收中心頻率為f2的信號，將中心頻率為f2的信號等功率分成N路，分別進入第二功率放大器組(77)，第二功率放大器組(77)對該N路信號分別進行功率放大后送至第二空間功率合成器(82)，第二空間功率合成器(82)對功率放大后的N路信號的功率進行疊加合成，再由第二通道濾波器(84)濾波，得到中心頻率為f2的第二通道信號，送至輸出多工器(85);
[0016]輸出多工器(85)將中心頻率為fl的第一通道信號和中心頻率為f2的第二通道信號合成為包含頻率為fl和頻率為f2，且?guī)挒镮MHz以上的一路信號，即前向轉(zhuǎn)發(fā)器輸出信號，送至前級功分器(21);
[0017]前級功分器(21)對該轉(zhuǎn)發(fā)器輸出信號，用波導(dǎo)進行波導(dǎo)功分后，由后級功分器
(22)的第一級同軸功分網(wǎng)絡(luò)模塊將通過波導(dǎo)等功率功分后的信號進行第一次等功率同軸功分，第二級同軸功分網(wǎng)絡(luò)模塊將第一次同軸功分后的信號進行第二次同軸功分后，通過前向下行天線饋源陣(3)對第二次同軸功分后的信號進行幅度相位加權(quán)后，形成波束，由前向下行天線反射面(4)反射發(fā)送至地面終端；
[0018]返向傳輸時，返向上行天線(5)接收地面終端發(fā)射的多個頻率的多路大功率(O?15dBff)返向上行信號經(jīng)衛(wèi)星與地面?zhèn)鬏旀溌匪p后的小功率(〈OdBW)信號，送至低噪聲放大模塊(91)，低噪聲放大模塊(91)對該多路小功率信號進行低噪聲放大送至輸入濾波模塊(92)，輸入濾波模塊(92)對低噪聲放大后的多路多個頻率的信號進行濾波后送至合路器(93)，合路器(93)將該濾波后的多路多個頻率的信號合并成一路包含該多個頻率的信號，送至上變頻器(94)，上變頻器(94)對該濾波放大后的信號進行上變頻后，由功率放大模塊(95)進行功率放大，再由輸出濾波模塊(96)進行濾波后，得到返向轉(zhuǎn)發(fā)器輸出的信號，輸出至饋電天線(6)，由饋電天線(6)輻射至外部地面信關(guān)站。
[0019]所述的前向傳輸時，外部地面信關(guān)站發(fā)射的大功率前向上行信號為大于60dBW功率的信號，經(jīng)衛(wèi)星與地面?zhèn)鬏旀溌匪p后的小功率信號為小于OdBW功率的信號；返向傳輸時，返向上行天線(5)接收的地面終端發(fā)射的多個頻率的多路大功率返向上行信號為O?15dBff功率的信號，經(jīng)衛(wèi)星與地面?zhèn)鬏旀溌匪p后的小功率信號為小于OdBW功率的信號。
[0020]所述的前向下行天線反射面⑷口徑范圍在12?16米之間，返向上行天線(5)口徑范圍在3?5米之間，饋電天線(6)的口徑范圍在1.1?1.5米之間。
[0021]所述的第一空間功率合成器(81)或第二空間功率合成器(82)的合成路數(shù)為I?16路之間。
[0022]—種大功率移動廣播GEO衛(wèi)星裝置的傳輸方法，包括前向傳輸階段和返向傳輸階段;
[0023]所述前向傳輸階段步驟如下:
[0024](I)前向傳輸時，外部地面信關(guān)站，發(fā)射大功率(>60dBW)前向上行信號經(jīng)衛(wèi)星與地面?zhèn)鬏旀溌匪p后的小功率(〈OdBW)信號由饋電天線(6)接收送至接收機(71)，接收機
(71)對該小功率信號濾波、放大后送至下變頻器(72)，下變頻器(72)對該濾波放大后的信號進行下變頻，送至輸入多工器(73)，輸入多工器(73)將下變頻后的信號分為不同中心頻率的兩路信號分別送至第一小信號功分網(wǎng)絡(luò)(74)、第二小信號功分網(wǎng)絡(luò)(75)，設(shè)不同中心頻率的兩路