[发明专利]一种实现太赫兹跟踪与数据中继通信一体化的系统

说明书

本发明的一种实现太赫兹跟踪与数据中继通信一体化的系统中，通信子系统包含双工器、接收子系统、发射子系统，太赫兹天线接收到的信号通过双工器和接收子系统还原成信息信号，或信息信号经发射子系统和双工器，通过太赫兹天线辐射到自由空间；天线及跟踪指向子系统完成对信号的捕获、跟踪和瞄准；辅助功能子系统通过遥测遥控模块接收建立通信链路的指令和相关参数，并输出遥测参数，进行太赫兹通信终端工作模式的切换。本发明利用太赫兹波段的空间传输和高带宽特性，结合基带高速调制解调技术，实现太赫兹跟踪与数据中继通信的一体化，可满足跟踪与数据中继通信在临近空间抗黑障通信以及高速数据传输的应用需求。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域。更具体地，涉及一种实现太赫兹跟踪与数据中继通信一体化的系统。

背景技术

跟踪与数据中继卫星用以实现地面站对中、低轨道上运行的各类航天器，如卫星、飞船、航天飞机等，进行近乎连续的跟踪和信息数据的传送。其中信息数据包含遥测、遥控、通信以及卫星所搜集的任务数据。太赫兹在通信技术领域兼顾微波通信和激光通信的优点，具有传输速率高、方向性好、安全性高、散射小及穿透性好等特点。决定了太赫兹波在跟踪与数据中继通信、空间通信、超高速无线通信等方面均有广阔的应用前景，已成为世界各国发展研究的热点。太赫兹空间跟踪与数据中继通信技术是借鉴微波和激光通信的部分思想的产物，具备遥控、遥测、跟踪测量和超高速数据传输功能。

现有技术中，申请号为201410119915.4的专利“小卫星中继数传与对地数传的一体化结构”，提出一种中继数传与对地数传一体化结构方法，该方法中对地数传与中继数传均采用ka频段，但其应用范围低于本发明所能达到的范围，且本发明的传输速率更高。

申请号为201621116246.6的专利“一种远程太赫兹通信系统”，提出一种实现太赫兹发射装置的高增益定向天线和太赫兹接收装置的高增益定向天线的实时对准方法，可保证远程太赫兹通信系统的通信链路的实时通畅。但是，该方法结构复杂度高，不具备多类型数据高速传输能力。

申请号为201510622267.9的专利“一种快速捕获中继卫星测控系统信号的方法及系统”，针对减少捕获时间以满足中继卫星灵敏度和动态范围指标的问题，提出一种可以快速捕获中继卫星测控系统信号的方法，该方法增加逻辑资源和基带功耗，可推广性不高。

文献1(王家胜，经姚翔.采用卫星中继克服航天器再入通信黑障的途径[J].航天器工程，2015，24(3)：1-8)提出一种采用二次中继的方法，利用等离子体电子密度不均匀分布的特点，将电磁波从鞘套较弱的背风面方向传出，经卫星转发到达地球站。该方法加大了链路传输距离、数据传输速度不高且占用航天器额外资源，不具有推广性。

文献2(陈明，厉智强.卫星中继测控无线链路研究与方案设计[J].遥测遥控，2013，34(4)：18-21.)提出一种中继测控无线链路设计方案，采用前向信号对返向信号进行引导结合射频开关对返向信号发射天线进行切换，完成用户航天器与中继卫星的通信。但是该方案对收发隔离度要求较高，功能适应性不强缺乏可推广性。

以上众多研究中，针对基于太赫兹波的跟踪与高速数据通信一体化集成设计的方法尚未发现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现太赫兹跟踪与数据中继通信一体化的系统，可满足跟踪与数据中继通信在临近空间抗黑障通信以及高速数据传输的应用需求。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种实现太赫兹跟踪与数据中继通信一体化的系统，其包含：通信子系统、天线及跟踪指向子系统；

所述天线及跟踪指向子系统，设有太赫兹天线，还设有太赫兹天线跟踪指向系统，完成对信号的捕获、跟踪和瞄准；

所述通信子系统包含双工器和分别与之连接的接收子系统、发射子系统，太赫兹天线接收到的信号通过双工器和接收子系统还原成信息信号；或者，信息信号经发射子系统和双工器，通过太赫兹天线辐射到自由空间；