[发明专利]一种新型卫星高速数据传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及卫星数据传输设备领域，具体涉及一种新型卫星高速数据传输系统。

背景技术

卫星数传系统用于实现卫星对地实时数据传输，是地面及时接收有效载荷数据并进行遥感信息应用开发的重要前提，同时数传分系统是卫星与地面之间大数据唯一通信接口，其数据传输的效率及可靠性尤其重要。

以太阳同步圆轨道500-600公里光学遥感卫星为例，CMOS传感器视频成像数据量约为4.8Gbps，150km宽幅推扫成像数据量约为19Gbps，0.5m高分推扫成像数据量约为11Gbps；不考虑数据压缩，按照每圈次仅成像1次30s，则每天成像15圈的图像数据量可达8550Gb；考虑单站数传，平均过顶时间约为400s，数传速率600Mbps，一天的成像数据需要35个以上的数传圈次才可以将所有数据下传完毕；

我国已研制成功的卫星中,数传系统多数由西安空间无线电技术研究所承担，在过去发射的资源系列卫星中，数传速率仅为单通道102.5Mbps，后经过技术突破，数传速率逐渐上升至单通道300Mbps，国内生产数传系统的厂家也逐渐增多；2015年吉林一号商业卫星组星中的主星是一颗光学遥感卫星数传速率已经达到了2*344Mbps，而2016年底发射的高景一号01/02星数传速率已达到 2*450Mbps。

由以上数据分析可见，在地面站资源有限的情况下，卫星数传速率已经成为制约遥感信息处理与应用的不可忽视的瓶颈。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种新型卫星高速数据传输系统，采用相控阵天线和极化复用联合技术，实时解算数据终端传输的角度信息，实现卫星对地四通道高速数据传输。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

两套相同的天线组，每套天线组包括采用左、右旋圆极化方式布设的两副相控阵天线；

所述相控阵天线包括天线阵面、发射组件、馈电网络、波束控制单元和电源单元；所述天线阵面包括N个天线阵元，所述发射组件的数量与所述天线阵元的数量相同，所述发射组件与天线阵元一一对应连接；

其中，所述波束控制单元接收上位机发射的控制信号，并对控制信号进行解析后传输至发射组件，所述发射组件将控制信号传输给天线阵元；

其中，所述馈电网络接收数传终端产生的射频信号，并将射频信号分成 N路后经发射组件传输至天线阵元，射频信号经天线阵元发射出去。

优选的是，所述两套天线组中的一套为备用天线。

优选的是，所述电源单元将外部供电转化为天线内部所需的二次电源。

优选的是，所述N为4、8、16、32、64、128或256。

优选的是，所述N为16。

优选的是，所述天线阵面用三角形栅格阵列进行布设，所述天线阵元采用介质喇叭形式。

优选的是，数据传输系统的工作模式包括实时数传模式、回放模式和实时数传回放模式。

本发明的有益效果是：1、四通道左右旋圆极化技术与电扫相控阵天线相结合的卫星数据传输模式，传输任意组合或备份，单通道数传速率不低于 600Mbps，支持当前成像数据实时数传工作模式；2、充分利用极化复用技术和成形滤波技术，采用左右旋圆极化设计方法，达到卫星数传码速率的倍增的使用效果，实现1.2Gbps的数据传输速率；3、利用成形滤波技术、极化复用技术及相控阵天线设计方法，解除了传统卫星数传分系统数传通道数量、频点数量及星上天线数量之间的线性约束关系，为星地高速、可靠、实时数据传输提供技术支撑及有力保障。4、利用相控阵天线指向角度变化幅度大的特点，实现了卫星的实时数传功能，即成像与数传可同时进行，使星上任务组合更灵活，地面资源使用更充分；5、四通道数传双通道备份的设计架构，保证了数传链路的可靠性，同时，为后续扩展频点保留了接口，设计更加灵活。

附图说明

图1本发明的新型卫星高速数据传输系统的结构示意图。

图2本发明的新型卫星高速数据传输系统的天线阵面布局图。

图3本发明的新型卫星高速数据传输系统的波束控制单元结构图。

图4本发明的新型卫星高速数据传输系统的电源单元的电源转换框图。

图5本发明的新型卫星高速数据传输系统的实时数传模式原理图。

图6本发明的新型卫星高速数据传输系统的回放模式原理图。

图7本发明的新型卫星高速数据传输系统的实时加回放数传模式原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。