[发明专利]标定多频段毫米波信号大气传输特性的载荷系统及方法

说明书

本发明公开了一种标定多频段毫米波信号大气传输特性的载荷系统及方法，包括前向转发系统和返向转发系统，前向转发系统包括1副Q/V天线、1个V频段预选器、2个V频段低噪放、1个V频段混合桥、2个V/Ka下变频器、3个Ka双工器、4个Ka频段TWTA、1个Ka信标机和2副Ka天线；前向转发系统中所述Q/V天线和Ka天线与所述返向转发系统共用；返向转发系统包括2个Ka输入预选器、4个Ka低噪放、1个Ka双工器、2个Ka/Q变频器、2个通道滤波器、1个Q混合桥、2个Q频段TWTA、1个Q频段输出滤波器和1个Q频段信标机。本发明可同时获得V频段、Q频段、Ka上行频段和Ka下行频段4种频率在指定区域的大气传输特性，具有通用性、准确性和实时性。

技术领域

本发明属于空间毫米波通信领域，具体涉及一种标定多频段毫米波信号大气传输特性的载荷系统及方法，基于该系统获得的科学数据可用于指导毫米波卫星通信系统设计和规划。

背景技术

为满足宽带接入、基站中继、高清/超高清视频等应用带来的带宽增长需求，基于多点波束和频分复用的HTS（High Throughput Satellite）卫星通信系统应运而生。HTS卫星通信系统的通信容量取决于频率资源，Q、V、Ka频率具有较大的频率带宽，是发展HTS系统必选的频率资源。

卫星通信系统设计必须考虑电磁波在大气中的传输特性，大气中的氧分子和水分子能从电磁波吸收能量，导致电磁波在传输过程中能量损耗而产生损耗，频率越高，损耗越大。大气衰减会导致通信质量下降，当大气衰减到一定程度将导致通信链路失败。因此掌握准确有效的Q、V、Ka频率信号大气传输数据对搭建稳定、可靠、高质量的HTS通信系统至关重要。

目前，在通信系统链路预算时，有两种途径评估电磁波大气传输特性，一是采用ITU公布的模型，进行仿真分析，得到特定地区在特定大气情况下的大气衰减值，二是采用实测值，利用卫星载荷发射信标信号，在地面接收并通过计算得到大气衰减值。方法一有模型误差，不能准确得到大气传输特性，方法二具有局限性，一次测试只能得到一种频率的大气传输特性。

针对上述需求和现状，亟需研究一种能够同时获得多个频率的大气传输特性的卫星载荷系统，以提高获得毫米波信号大气传输特性数据的通用性、准确性和实时性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种标定多频段毫米波信号大气传输特性的载荷系统及方法，以解决现有技术中存在的通用性、准确性和实时性问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以解决：

一种标定多频段毫米波信号大气传输特性的载荷系统，包括前向转发系统和返向转发系统，其中：

前向转发系统包括1副Q/V天线、1个V频段预选器、2个V频段低噪放、1个V频段混合桥、2个V/Ka下变频器、3个Ka双工器、4个Ka频段TWTA、1个Ka信标机和2副Ka天线；所述Q/V天线接收的V频段上行信号经过V频段预选器实现带外杂波抑制，然后进入2：1备份关系的2个V频段低噪放进行低噪声系数放大，再通过V频段混合桥分路，将上行V频段信号分为2路宽带信号，这2路宽带信号分别进入对应的V/Ka下变频器进行频率变换得到Ka频段17.7~20.2GHz信号；所述Ka频段17.7~20.2GHz信号通过1个Ka双工器分成2个子带信号，这2个子带信号通过1组输入微波开关进行备份切换后进入4个Ka频段TWTA分别进行高功率放大，放大后的子带信号通过1组输出微波开关进行备份切换后，接入2个Ka双工器进行谐杂波抑制得到Ka频段信号，每个Ka双工器的输出的Ka频段信号接入对应的Ka天线；所述Ka信标机的2个输出端分别连接对应的Ka双工器；

所述前向转发系统中的Q/V天线和Ka天线与所述返向转发系统共用；