[發(fā)明專利]衛(wèi)星射頻與光纖信號傳輸數(shù)據(jù)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置及轉(zhuǎn)發(fā)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310028495.4
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103117796A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚慶貴;蔣煒;趙尚弘;李勇軍;朱子行;楚興春;趙衛(wèi)虎;石磊
• 申請（專利權(quán)）人: 西安空間無線電技術(shù)研究所;中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04B10/2575;H04B10/29
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司 61202
• 代理人: 劉華

1.一種衛(wèi)星射頻與光纖信號傳輸數(shù)據(jù)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置，該中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置包括一顆寬帶中繼星（2）、一個(gè)寬帶多頻段數(shù)據(jù)庫（1）、一個(gè)地面第一發(fā)射站或接收站（C）、一個(gè)地面第二發(fā)射站或接收站（Ku）、一個(gè)地面第三發(fā)射站或接收站（Ka）；其特征在于所述的寬帶中繼星（2）的多路微波電信號依次分別與無線寬帶多頻段數(shù)據(jù)庫（1）、地面第一發(fā)射站或接收站（C）、第二發(fā)射站或接收站（Ku）、第三發(fā)射站或接收站（Ka）連接；所述地面第一發(fā)射站（C）、第二發(fā)射站（Ku）、第三發(fā)射站（Ka）的信號與發(fā)射第一多工器（3）的信號連接；所述發(fā)射第一多工器（3）的信號與發(fā)射激光器（4）的信號連接；所述發(fā)射激光器（4）的信號與發(fā)射光放大器（5）的信號連接；所述發(fā)射光放大器（5）的信號與光學(xué)發(fā)射天線（6）的信號連接；光學(xué)接收天線（7）的信號與接收光放大器（8）的信號連接；所述接收光放大器（8）的信號與光電探測器（9）的信號連接；所述光電探測器（9）的信號與接收第二多工器（10）的信號連接；所述接收第二多工器（10）的信號與接收第一濾波器（11）的信號連接；所述接收站第一濾波器（11）的信號與第一電放大器（12）的信號連接；所述第一電放大器（12）的信號與第一接收站C波段微波信號（13）連接；所述接收第二濾波器（18）的信號與第二電放大器（16）的信號連接，所述第二電放大器（16）的信號與第二接收站Ku波段微波信號（14）連接；所述接收第三濾波器（19）的信號與第三電放大器（17）的信號連接；所述第三電放大器（17）的信號與第三接收站Ka波段微波信號（15）連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星射頻與光纖信號傳輸數(shù)據(jù)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置，其特征在于所述微波信號由一個(gè)微波信號合路，一個(gè)微波信號分路組成，其中第一接收站C波段微波信號（13）、第二接收站Ku波段微波信號（14）、第三接收站Ka波段微波信號（15）輸入微波模擬信號給微波信號合路（20），所述微波信號合路（20）包括第一低噪聲放大器（21）、第二低噪聲放大器（29）、第一多工器（3），所述第一低噪聲放大器（21）、第二低噪聲放大器（29）的信號放大后并合成一路送給第二多工器（10），所述第二多工器（10）通過信道將信號輸送給微波信號分路（23），所述微波信號分路（23）包括第二多工器（10）、第三放大器（25）、第四放大器（28）、第四濾波器（26）、第五濾波器（27）；所述第二多工器（10）將信號分路分別輸送給第三放大器（25）、第四放大器（28），所述第三放大器（25）、第四放大器（28）將信號分路分別輸送給第四濾波器（26）、第五濾波器（27），所述第四濾波器（26）、第五濾波器（27）輸出微波模擬信號給發(fā)射天線，然后發(fā)射天線的信號通過寬帶中繼星（2）發(fā)射到地面接收站。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星射頻與光纖信號傳輸數(shù)據(jù)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置，其特征在于所述光放大器為EDFA摻餌光纖放大器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的衛(wèi)星射頻與光纖信號傳輸數(shù)據(jù)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置，其特征在于所述天線為卡塞格林光學(xué)天線。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的衛(wèi)星射頻與光纖信號傳輸數(shù)據(jù)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置，其特征在于所述的發(fā)射激光器（4）為550nm?分布反饋式DFB激光器。

6.一種如權(quán)利要求5所述衛(wèi)星射頻與光纖信號傳輸數(shù)據(jù)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置的轉(zhuǎn)發(fā)方法，按下述步驟進(jìn)行：

?、通過覆蓋地面第一發(fā)射站或接收站C、地面第二發(fā)射站或接收站Ku、地面第三發(fā)射站或接收站Ka頻段的第一多工器將任意一頻段、任意一帶寬、任意一格式的模擬微波信號合成為1路寬帶信號；

、?以1550nm?分布反饋式DFB激光器為光源，采用內(nèi)調(diào)制的方式，將合路后的1路寬帶微波信號進(jìn)行電光調(diào)制到光載波上；?

?、將攜帶了數(shù)據(jù)信息的光信號經(jīng)過EDFA摻餌光纖放大器中繼放大，通過卡塞格林光學(xué)天線發(fā)射到寬帶中繼星上；

?、寬帶中繼星采用光電探測器進(jìn)行對高靈敏度微弱光信號的光電探測將光信號轉(zhuǎn)換為電信號；其中

光電探測器將接收到的光信號經(jīng)過光電探測和信號處理后解調(diào)出原始的微波信號，光電探測器的核心器件是光電二極管，半導(dǎo)體材料價(jià)帶中的電子吸收入射光子的能量躍遷至導(dǎo)帶中，產(chǎn)生了電子空穴對，即產(chǎn)生了電子和空穴兩種載流子，在偏置電壓的作用下控制載流子的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)光電探測，系統(tǒng)采用PIN直接探測的方式將接收到的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺黄渲泄庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號，按下述計(jì)萛式計(jì)萛：

設(shè)定入射到光電探測器上的光信號的光場為：，式中A為光信號的場振幅，ω為光信號的頻率，t為時(shí)間；

平均光功率為：

??????????????????（1）

光電探測器的輸出電流為：

?????????????????（2）

式中為光電變換的比例常數(shù)；

而光電探測器的負(fù)載電阻為，則光電探測器的輸出電信號功率為：

????????????????（3）

在空間光通信系統(tǒng)中還存在各種噪聲，噪聲功率可表示為：

???????????????????(4)

式中（4）中前三項(xiàng)分別為信號光、背景光和暗電流引起的噪聲，第四項(xiàng)為負(fù)載電阻和放大器的熱噪聲之和；

因此，光電探測器輸出的電信號為：

?????????(5)?

這樣就可將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，其中為電子電量，為光電探測器量子效率，為普朗克常量，為光載波頻率，為探測器散粒噪聲，為背景光噪聲，為暗電流噪聲,為熱噪聲，為探測器負(fù)載電阻；?

?、PIN探測器輸出的電信號送入第二多工器，將多路微波信號分離，第二多工器工作頻段覆蓋第一發(fā)射站或接收站C、地面第二發(fā)射站或接收站Ku、地面第三發(fā)射站或接收站Ka頻段頻段，第二多工器輸出第一發(fā)射站或接收站C、地面第二發(fā)射站或接收站Ku、地面第三發(fā)射站或接收站Ka頻段多路微波信號，多路微波信號分別經(jīng)過第三放大器（25）、第四放大器（28）將信號分路分別輸送給第四濾波器（26）、第五濾波器（27），所述第四濾波器（26）、第五濾波器（27）輸出微波模擬信號給發(fā)射天線，通過發(fā)射天線實(shí)現(xiàn)不同頻段微波信號的寬帶廣播與分發(fā)發(fā)射到地面接收站。