[发明专利]一种宇航用Ka波段光传输组件

说明书

本发明提出一种宇航用的Ka波段光传输组件，属于光通信技术领域，其光信号调制电路部分包括依次连接的射频电路、光调制器电路、光放大电路，此外还包括为这些电路提供电源的第一电源控制电路；其接收电路部分包括信号解调电路和为其提供电源的第二电源控制电路。在调制发射链路，射频信号进入射频电路，经放大后进入光调制器电路，叠加在其光源发出的光载波信号上完成调制，然后经由光放大电路放大后输出。在接收链路，光调制信号进入射频电路，经光电分离后放大输出射频信号。本发明主要有通信容量大，抗干扰强的优点。对于加紧Ka频段卫星研制及相关应用研究，跟踪国际先进卫星通信技术、更好地利用航天技术服务民众生活，具有重要意义。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种宇航用Ka波段光传输组件。

背景技术

Ka波段是电磁频谱的微波波段的一部分，Ka波段的频率范围为26.5-40GHz。Ka 代表着K的正上方(K-above)，换句话说，该波段直接高于K波段。Ka波段也被称作 30/20GHz波段，大致上的频率范围是30/20GHz，通常用于卫星通信。Ka波段最重要的一个特点就是频带较宽，C频段的一般可用带宽为500MHz～800MHz；Ku频段的可用带宽为500MHz～1000MHz；而Ka频段的可用带宽可达到3500MHz。Ka频段具有可用带宽宽、干扰较少、设备体积小的特点。因此，Ka频段卫星通信系统可为高速卫星通信、千兆比特级宽带数字传输、高清晰度电视(HDTV)、卫星新闻采集(SNG)、VSAT 业务、直接到户(DTH)业务及个人卫星通信等新业务提供一种崭新的手段。

技术试验卫星是用于卫星工程技术和空间应用技术的原理性或工程性试验的人造地球卫星，对卫星技术的发展具有很大的推动作用。人们曾较为全面地开展了针对Ka 波段卫星的试验，著名的有美国的ACTS(先进通信技术卫星)和日本的WINDS卫星 (宽带互联网工程试验和演示卫星)。意大利也较早地开发利用Ka波段卫星ITALSAT (意大利卫星)，该星为意大利第一颗国内通信卫星，于1991年发射，载有三类有效载荷，其中两类用于Ka波段点对点通信，包括多波束系统和全球波束系统，多波束系统有6台Ka波段转发器，具有0.9Gbit/s的数据传输能力。

但是利用Ka波段传输也存在问题。首先，射频传输系统受环境影响大。Ka频段的缺点是雨衰较大，对器件和工艺的要求较高，在Ka频段下，Ka用户终端的天线尺寸主要不是受制于天线增益，而是受制于抑制来自其他系统干扰的能力。其次，传统的光传输组件的数据传输容量比较小，射频频段一般低于20GHz，射频带宽也只有几个GHz，往往不同通信系统的频段很接近，这样容易造成干扰，而且光调制器的噪声系数比较大。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提出一种宇航用Ka波段光传输组件，将射频带宽扩展为18GHz～40GHz，并且具有良好的抗干扰能力。

技术方案：本发明所述的一种宇航用Ka波段光传输组件，包括光信号调制电路和接收电路两个部分，其中，光信号调制电路部分包括射频电路、光调制器电路、光放大电路和第一电源控制电路，射频电路连接光调制器电路，光调制器电路连接光放大电路，第一电源控制电路与其他各电路相连，为其他各电路提供电源。在信号调制链路，射频信号进入射频电路，经限幅、放大、衰减匹配后进入光调制器电路，叠加到光调制器电路中的光源产生的光载波信号上完成调制，调制后的信号再经过光放大电路放大后输出，由光缆进行传输。接收电路部分包括信号解调电路和为其提供电源的第二电源控制电路，在信号接收链路，光调制信号进入信号解调电路后经过分离、放大、衰减匹配后，以射频信号输出。光信号调制电路和接收电路采用铝合金封闭腔体结构，接头采用射频绝缘子。

具体地，光调制器电路包括光调制器、光源模块、功率控制电路、温度控制电路、直流偏置控制电路，其中，功率控制电路和温度控制电路均与光源模块连接，分别用于控制光源模块的偏置电压和温度，光源模块连接至光调制器，光源模块发出的激光送入光调制器进行调制，直流偏置控制电路也连接至光调制器，用于对光调制器的偏置电压进行调整从而实现信号调制。