[發明專利]一種資源節約型激光射頻一體化通信載荷

有效

• 申請號: 202011213612.0
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112532318B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 趙卓;劉向南;于洪濤;吳合龍;衡楠;李曉亮;諶明
• 申請（專利權）人: 北京遙測技術研究所;航天長征火箭技術有限公司
• 主分類號: H04B10/40
• 分類號: H04B10/40;H04B10/118;H04B7/185;H04B1/401
• 代理公司: 北京巨弘知識產權代理事務所(普通合伙) 11673
• 代理人: 趙洋

本發明提供一種資源節約型激光射頻一體化通信載荷，包括：用于接收和發射激光光束、射頻波束的激光射頻一體化天線，激光射頻分束器，射頻處理模塊，激光處理模塊，信號處理模塊，用于將射頻跟蹤誤差信號、激光粗跟蹤誤差信號轉換為粗跟蹤控制信號并將精跟蹤誤差信號轉換成精跟蹤控制信號的綜合控制模塊，用于接收數據信號并發送至衛星平臺、將衛星平臺發送的衛星信號發送至信號處理模塊的綜合接口模塊。本發明是為了解決激光射頻天線的一體化、跟蹤系統的一體化和信號處理系統的集成問題，提供了一種結構簡單、體積小、重量輕、集成度高，可同時實現激光、射頻兩種通信功能的星載通信載荷。

技術領域

本發明涉及電學技術領域，具體涉及一種資源節約型激光射頻一體化通信載荷。

背景技術

隨著我國月球和深空探測活動的不斷擴展和深入，目前用于天地通信與信息傳輸的頻段大多屬于射頻頻段，射頻頻段資源越來越緊張，難以為航天器任務提供高速、通用、高效的支持服務。目前空間通信開發激光通信研究勢在必行。為了解決深空高速通信存在的難題，主要途徑是提高載波頻率至Ka頻段和采用激光鏈路。同時，對于重量體積功耗受限的衛星及深空探測應用，對有效載荷的重量、體積、功耗提出了嚴格要求。為了有效降低通信載荷的體積、重量和功耗(SWaP)，衛星平臺對通信載荷高速化、輕量化、小型化、綜合化和集成化的需求愈加明顯。因此，將射頻通信載荷和激光通信載荷整合為一體化通信載荷，并實現激光通信與射頻通信兩種模式的自動切換，實現射頻通信、激光通信系統和功能的集成統一成為亟需解決的關鍵問題。

激光射頻一體化通信是將激光通信和射頻通信一體化使用的一種通信方式，通過整合共用天線、跟蹤系統、電子單元、熱控等部分，有效降低通信載荷的體積、重量和功耗。結合激光通信傳輸速率高、抗干擾能力強的優勢以及射頻通信雖然通信速率低、易受干擾但是其信道適應能力強的特點，將兩者協同使用：在信道允許時采用激光通信高速傳輸，在信道條件下降激光通信無法使用時采用射頻通信傳輸，以此來提高通信系統的可通率與可用性。

現有技術一，公開號為CN103762998B的中國專利中介紹了一種大視場共天線混合射頻和激光無線通信裝置，通過射頻激光共天線實現了混合通信，但是其射頻信號和光學信號的調制解調模塊是分立的，通信組件的集成度低，且采用了有信標光的捕獲跟蹤，跟蹤系統的復雜度高；現有技術二，公開號為CN103873151B的中國專利介紹了一種兼容射頻、激光和量子通信的星載集成通信系統，提供了一種可同時實現射頻、激光和量子通信功能的星載通信集成系統，但其系統集成度不高，射頻天線和光學天線沒有一體化設計，體積、重量和功耗較大；現有技術三，公開號為CN107317593B的中國專利介紹了一種雙鏈路通信接收系統，通過集成射頻鏈路和激光鏈路接收系統，可實現射頻和激光信號的混合接收，但其系統的射頻接收天線和激光接收天線采用分立結構，信號處理單元集成度低，且沒有發射鏈路，無法實現雙向通信；現有技術四，公開號為CN107682044B的中國專利介紹了一種激光和射頻混合傳輸系統，可實現激光和射頻的混合通信，但其系統的射頻天線和光學天線也是相互獨立的結構，系統集成度不高，不利于星載和深空通信應用；現有技術五，公開號為CN110233665A的中國專利介紹了一種射頻/激光協同快速捕獲跟蹤對準方法，可以實現在遠距離全空域快速高概率捕獲跟蹤對準光束，但該方法僅實現了射頻/激光混合捕獲跟蹤，無法實現射頻/激光混合通信。

以上五種技術雖然都實現了激光射頻一體化通信，但并沒有徹底解決激光射頻天線的一體化、跟蹤系統的一體化和信號處理系統的集成問題，仍存在通信載荷的體積、重量和功耗較大的問題。

發明內容

本發明是為了解決激光射頻天線的一體化、跟蹤系統的一體化和信號處理系統的集成問題，提供了一種結構簡單、體積小、重量輕、集成度高，可同時實現激光、射頻兩種通信功能的星載通信載荷，并且射頻通信與激光通信互為備份，有效提升了通信鏈路的可靠性和可用率，通信載荷可以實現射頻激光雙通信模式的自適應模式切換，更有效地發揮通信鏈路效能，提升空間通信鏈路的可靠性。

本發明提供一種資源節約型激光射頻一體化通信載荷，包括：