[發明專利]一種基于FPGA實現的數字信道化轉發器系統及轉發方法

有效

• 申請號: 201810797499.1
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN108964697B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 席超;劉江春;谷林海
• 申請（專利權）人: 航天恒星科技有限公司
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40;H04B1/50;H04B1/00;H04B7/185;G05B19/042
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

一種基于FPGA實現的數字信道化轉發器，本發明的衛星轉發器的主要功能是將衛星信號和頻率進行變化和放大，其連同衛星收發天線，構成了一個無線電收發系統，具有靈敏度高、動態范圍大、測試精度高、數字化后的數據可長期存儲等優良性能，同時本發明將數字化與信道化有機的結合起來，采用數字信道化，以FPGA為設計的硬件平臺，去實現穩定的、可靠地、功能完全滿足要求的星載寬帶數字信道化轉發器。本發明在設計轉發器時，考慮了轉發器對寬帶信號的處理能力，提高了信號的傳輸質量并實現了靈活的信道切換和波束切換，實現了寬帶信號的近似精確分析與合成。

技術領域

本發明具體涉及一種基于FPGA實現的數字信道化轉發器及轉發方法，屬于衛星通信領域。

背景技術

衛星通信轉發器是衛星通信網的空間部分，是衛星通信的關鍵載荷，它的性能優劣直接影響了整個衛星通信系統的性能。衛星轉發器是衛星通信系統的頻率和信號的變換及放大裝置，其連同衛星收發天線，構成了一個無線電收發系統。

國際通信衛星組織的第一代通信衛星于1965年投入商用，這標志著通信衛星真正進入了實用、提高與發展的新階段。多年來，在國際通信、國內通信、國防通信、移動通信、廣播電視以及星際通信等領域內，衛星通信系統都得以充分和迅速的發展。隨著通信衛星應用領域的不斷拓展，人們對衛星通信的新體制、新技術進行了持續不斷的探索，并取得了很大的提高和發展。同時，新體制和新技術的發展又進一步擴展了通信衛星的應用領域。通信衛星系統的發展始終圍繞著提高平臺承載轉發器的重量和為轉發器提供電功率能力兩個方面進行，因而可以說通信衛星系統的發展史實際上也是轉發器的發展史。迄今為止，轉發器已經完成了從簡單的信號放大轉發到星上信號處理、單一功能到多功能、單一頻段向多頻段的轉變。

目前，轉發器根據是否具有處理功能而劃分為“透明”和“處理”兩大類，“透明”轉發器對接收到的信號只進行變頻和放大轉發任務，對工作頻帶內的所有信號都是“透明”的；“處理”轉發器除了具有上述功能外，還具有射頻波束交換、調制解調、基帶交換、多址方式變換等功能。

針對現有轉發器不能夠將任意頻帶的數據轉發到任意頻帶上，所有信號均不能夠在不同頻帶間交互，因此不能有效的、靈活的實現信號轉發，也不能夠實現上行覆蓋與下行覆蓋相連。

發明內容

本發明的技術解決問題是：針對現有轉發器方案設計的不足，提出了一種可實現的基于FPGA實現的數字信道化轉發器的方案設計。該方案設計考慮了轉發器對寬帶信號的處理能力，提高了信號的傳輸質量并實現了靈活的信道切換和波束切換，實現了寬帶信號的近似精確分析與合成。本發明以FPGA為設計的硬件平臺，去實現穩定的、可靠地、功能完全滿足要求的星載寬帶數字信道化轉發器。

本發明的具體技術方案如下：一種基于FPGA實現的數字信道化轉發器系統，包括：多路接收單元、信道轉發模塊、多路發射單元；

多路接收單元，從外部衛星接收天線接收多路衛星上行信號，通過選通濾波選出所需要的信號，再通過低噪放大后，經下變頻后得到多路模擬中頻信號；將多路模擬中頻信號送至信道解復用模塊；

信道轉發模塊，將模擬中頻信號進行AD采樣，得到多路數字中頻信號，對多路數字中頻信號分別進行信號分路，對分路的信號按照信號時隙進行交換，將交換后的信號進行合路，得到合路數據信號，將合路數據信號進行DA轉換，得到多路模擬中頻信號，送至多路發射單元；

多路發射單元，將多路模擬中頻信號進行上變頻，帶通濾波、功率放大、二次帶通濾波、通過外部天線調諧器饋入衛星發射天線。

信道轉發模塊，包括：AD采樣模塊、分路模塊、交換模塊、合路模塊、DA轉換模塊；

交換模塊，包括：FPGA模塊；