[发明专利]一种大功率移动广播GEO卫星装置及传输方法

摘要

本发明涉及一种大功率移动广播GEO卫星装置及传输方法，采用复合馈源，将前向下行天线馈源阵重量减轻10％以上。针对大功率部件带来的问题，采用空间功率合成和输出多工一体化、和天线分级功率分配的设计。空间功率合成技术降低损耗1～2dB，提高合成效率约5％；功率合成与输出多工一体化进一步降低损耗0.7～1dB并减轻重量5％；天线分级功率分配前级功分选择功率承受能力强(2000W量级)的部件(如波导)，后级功分选择体积重量小(比用波导体积减少50％以上，重量减少10％)的部件(如同轴)。另外，返向链路为卫星提供了返向业务传输能力，适应未来广播卫星业务多样化发展，如可提供用户反馈、点播、数据采集能力，提高了卫星可用性。

主权项

一种大功率移动广播GEO卫星装置，其特征在于：包括卫星平台(1)和载荷，载荷包括天线分系统、转发器分系统；天线分系统包括前向下行天线、返向上行天线(5)和馈电天线(6)；其中前向下行天线包括天线功分模块(2)、前向下行天线馈源阵(3)、前向下行天线反射面(4)；转发器分系统包括前向转发器和返向转发器(9)，前向转发器包括小信号处理模块(7)和功率合成模块(8)；小信号处理模块(7)包括接收机(71)、下变频器(72)、输入多工器(73)、第一小信号功分网络(74)、第二小信号功分网络(75)、第一功率放大器组(76)、第二功率放大器组(77)；功率合成模块(8)包括第一空间功率合成器(81)、第二空间功率合成器(82)、第一通道滤波器(83)、第二通道滤波器(84)、输出多工器(85)；天线功分模块(2)包括前级功分器(21)和后级功分器(22)；后级功分器(22)包括两级同轴功分模块，分别是第一级同轴功分模块、第二级同轴功分模块；返向转发器(9)包括低噪声放大模块(91)、输入滤波模块(92)、合路器(93)、上变频器(94)、功率放大模块(95)、输出滤波模块(96)；前向传输时，外部地面信关站，发射大功率前向下行信号经卫星与地面传输链路衰减后的小功率信号由馈电天线(6)接收送至接收机(71)，接收机(71)对该小功率信号滤波、放大后送至下变频器(72)，下变频器(72)对该滤波放大后的信号进行下变频，送至输入多工器(73)，输入多工器(73)将下变频后的信号分为不同中心频率的两路信号分别送至第一小信号功分网络(74)、第二小信号功分网络(75)，设不同中心频率的两路信号的频率为f1和f2；第一小信号功分网络(74)接收中心频率为f1的信号，将中心频率为f1的信号等功率分成N路，分别进入第一功率放大器组(76)，第一功率放大器组(76)对该N路信号分别进行功率放大后送至第一空间功率合成器(81)，第一空间功率合成器(81)对功率放大后的N路信号的功率进行叠加合成，再由第一通道滤波器(83)滤波，得到中心频率为f1的第一通道信号，送至输出多工器(85)；第二小信号功分网络(75)接收中心频率为f2的信号，将中心频率为f2的信号等功率分成N路，分别进入第二功率放大器组(77)，第二功率放大器组(77)对该N路信号分别进行功率放大后送至第二空间功率合成器(82)，第二空间功率合成器(82)对功率放大后的N路信号的功率进行叠加合成，再由第二通道滤波器(84)滤波，得到中心频率为f2的第二通道信号，送至输出多工器(85)；输出多工器(85)将中心频率为f1的第一通道信号和中心频率为f2的第二通道信号合成为包含频率为f1和频率为f2，且带宽为1MHz以上的一路信号，即前向转发器输出信号，送至前级功分器(21)；前级功分器(21)对该转发器输出信号，用波导进行波导等功率功分后，由后级功分器(22)的第一级同轴功分网络模块将通过波导等功率功分后的信号进行第一次等功率同轴功分，第二级同轴功分网络模块将第一次同轴功分后的信号进行第二次同轴功分后，通过前向下行天线馈源阵(3)对第二次同轴功分后的信号进行幅度相位加权后，形成波束，由前向下行天线反射面(4)反射发送至地面终端；返向传输时，返向上行天线(5)接收地面终端发射的多个频率的多路大功率返向上行信号经卫星与地面传输链路衰减后的小功率信号，送至低噪声放大模块(91)，低噪声放大模块(91)对该多路小功率信号进行低噪声放大送至输入滤波模块(92)，输入滤波模块(92)对低噪声放大后的多路多个频率的信号进行滤波后送至合路器(93)，合路器(93)将该滤波后的多路多个频率的信号合并成一路包含该多个频率的信号，送至上变频器(94)，上变频器(94)对该滤波放大后的信号进行上变频后，由功率放大模块(95)进行功率放大，再由输出滤波模块(96)进行滤波后，得到返向转发器输出的信号，输出至馈电天线(6)，由馈电天线(6)辐射至外部地面信关站。