[发明专利]无线能量与数据一体化传输的方法和设备

说明书

本发明提供一种用于无线能量和数据传输的方法和设备，其中方法包括：接收来自于发送端的高频信号；根据功率的不同，将接收到的所述高频信号分离成两路信号，其中所述两路信号中的第一路信号具有较高功率而第二路信号具有较低功率；以及对第一路信号执行能量处理并且对第二路信号执行信息处理。利用本发明的方案，可以实现例如航天测控等系统的无线电测控和无线能量一体化传输，提高传输效率。

技术领域

本发明一般地涉及无线电测控技术。更具体地，本发明涉及无线能量与数据一体化传输的方法和设备。

背景技术

在传统航天任务中，天基、地基测控系统主要完成卫星跟踪测量与数据传输等任务。未来航天任务出现了新的发展态势：1、新载荷或大载荷对能量需求高，如激光、微波等大功率载荷、大型光学相机或大型雷达；2、新型在轨推进系统的兴起对能量需求高，如电火箭、核火箭，可持续在轨利用电能进行高频次点火。相比而言，卫星能量一般由地面携带或在轨就位获取，在轨能量是有限的，但地面能量是“无穷无尽”的。利用测控系统实现能量传输，将地面能量“源源不断”地输送到在轨卫星上，能给未来卫星在轨应用与试验提供更加强有力的“生命保障”。因此，未来航天任务对测控系统的需求不再仅仅限于跟踪测量与数据传输，进一步的需求是能量传输。

传统上，航天无线电测控主要用于星地之间、卫星之间传输信息数据。信息数据寄生在无线电能量信号之上。接收端先收到一定功率的无线电信号，后利用无线电信号解调恢复出发送端传输的信息。航天无线电测控除了能远距离传输数据外，也能利用微波功率信号实现远距离传输能量。

无线电能量传输的基本原理是利用天线接收辐射的微波能量(来自于高频信号)，并通过低通滤波器、整流器(包括二极管和输出滤波器)整流为直流能量，其基本原理如图1所示。图1中的低通滤波器安装在整流天线和整流器之间，防止二极管高谐的再次反射。输出滤波器用于稳定直流电流，增加射频到直流的转换效率。

无线电数据传输的基本原理是利用天线接收辐射的高频信号，并通过输入本地参考信息完成相干解调，通过低通滤波器、变频器完成基带信号恢复(即转换为中频信号)，利用解码器完成信息解调，其基本原理如图2所示。

无论是无线电能量传输还是无线电数据传输，在射频部分可利用的无线电波可以是微波或毫米波，既可以利用同一波束同时传输也可以利用不同波束分别传输。不同波束分别传输可以是不同波束分时传输、不同波束同时传输。因时空关系的约束，卫星与地面之间、卫星与卫星之间可见时间有限，需要一种直接高效的方式来对卫星同时进行数据传输和能量传输。

发明内容

鉴于上文背景技术部分所描述的一个或多个问题，本发明提出星地之间、卫星之间基于同一波束利用功分体制来实现能量传输和数据传输的解决方案。

在一个方面中，本发明提供一种用于无线能量和数据传输的方法，包括：接收来自于发送端的高频信号；根据功率的不同，将接收到的所述高频信号分离成两路信号，其中所述两路信号中的第一路信号具有较高功率而第二路信号具有较低功率；以及对第一路信号执行能量处理并且对第二路信号执行信息处理。

在一个实施例中，其中使用面阵天线来接收所述高频信号。

在另一个实施例中，其中所述面阵天线的子阵元是喇叭天线、抛物线天线、微带天线和相控阵天线中的一种。

在又一个实施例中，其中对所述第一路信号执行能量处理包括对所述第一路信号执行整流处理，而对所述第二路信号执行信息处理包括对所述第二路信号执行测控处理。

在额外的实施例中，其中接收所述高频信号包括接收S频段或X频段或Ka频段的高频信号。