数据接收系统

1.本公开涉及激光雷达技术领域，特别涉及一种无人机载雷达安置误差的几何校正方法及装置。


背景技术：

2.随着星地链路传输速率的增长，利用ka频段进行数据传输是未来遥感卫星采用的主要工作模式。目前，为降低成本，提高技术支撑能力，遥感地面站采用在一套天线兼容遥感卫星多个频段的数据接收系统：s/x/ka三频天线接收系统，其中，x频段和ka频段复用部分接收链路。
3.遥感卫星地面接收站跟踪接收系统组成包括天伺馈子系统、信道子系统等。跟踪通道的主要任务是提取角误差信号，驱动天线捕获跟踪卫星，数据通道的主要任务是完成s/x/ka频段数据的解调。
4.然而，由于ka卫星轨道高度、发射功率差别较大，造成同一接收链路接收不同卫星信号时，各设备输入输出电平差别较大。对于有效全向辐射功率(eirp)较高，轨道较低的ka卫星，卫星过顶时，若不对目前系统进行改造，会使低噪声放大器饱和甚至有烧毁的风险。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本公开提供一种数据接收系统，包括：衰减器，设置于ka频段低噪声放大器的前端，用于对输入所述ka频段低噪声放大器的ka频段卫星信号进行衰减，以降低所述ka频段低噪声放大器的输出电平；其中，所述衰减器采用定向耦合器结合开关控制构成的电阻式衰减网络，所述衰减器的衰减量可调节。
6.根据本公开的实施例，所述电阻式衰减网络包括：定向耦合器，包括第一输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端用于输入所述ka频段卫星信号，所述第一输出端中用于输出未经过衰减的ka频段卫星信号，所述第二输出端用于输出经过第一衰减的ka频段卫星信号；第一开关，包括第二输入端、第三输出端和第四输出端，所述第二输入端连接至所述第二输出端，用于将输入的经过第一衰减的ka频段卫星信号输出至所述第三输出端或第四输出端；衰减网络，包括第三输入端和第五输出端，所述第三输入端连接至所述第三输出端，用于对经过第一衰减的ka频段卫星信号进行第二衰减；第二开关，包括第四输入端、第五输入端和第六输出端，所述第四输入端连接至所述第三输出端，所述第五输入端连接至所述第五输出端，所述第六输出端用于输出所述第四输入端输入的经过第一衰减的ka频段卫星信号或输出第五输入端输入的经过第二衰减的ka频段卫星信号；第三开关，包括第六输入端、第七输入端和第七输出端，所述第六输入端连接至所述第一输出端，所述第七输入端连接至所述第六输出端，所述第七输出端连接至所述ka频段低噪声放大器，所述第七输出端用于输出第六输入端输入的未经过衰减的ka频段卫星信号或输出所述第七输入端输入的经过第一衰减或第二衰减的ka频段卫星信号。
7.根据本公开的实施例，所述衰减器的衰减量根据卫星对应的天线噪温、场放噪温、
系统噪温、天线所处的环境温度以及所述数据接收系统的品质因数确定。
8.根据本公开的实施例，所述衰减量、所述天线噪温、场放噪温、系统噪温、环境温度与所述品质因数满足以下条件：
[0009][0010]
其中，ta为所述天线噪温，t
lna
为所述场放噪温，t
sys
为所述系统噪温，t0为环境温度，δgt为所述品质因数的恶化程度。
[0011]
根据本公开的实施例，所述衰减器的腔体为波导结构。
[0012]
根据本公开的实施例，所述第一开关和所述第二开关为开关二极管，所述第三开关为波导开关。
[0013]
根据本公开的实施例，所述第一衰减的衰减量为20db，所述第二衰减的衰减量为10db。
[0014]
根据本公开的实施例，所述数据接收系统的主传输线由空气填充。
[0015]
根据本公开的实施例，所述衰减器的工作频率在25～27.5ghz频段。
附图说明
[0016]
通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0017]
图1示意性示出了根据本公开实施例的数据接收系统的结构框图。
[0018]
图2示意性示出了根据本公开实施例的向耦合器结合开关控制构成的电阻式衰减网络的结构框图。
具体实施方式
[0019]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0020]
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0021]
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
[0022]
在本公开的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“长度”、“周向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的子系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
[0023]
贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。可能导致本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状、尺寸、位置关系不反映真实大小、比例和实际位置关系。另外，在本公开中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对本公开的限制。
[0024]
类似地，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分到单个实施例、图或者对其描述中。参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0025]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
[0026]
针对现有技术的不足，本公开实施例提供一种前端衰减可调的数据接收系统，在接收ka卫星信号时，通过在场放前端增加衰减，以使场放输出电平小于低噪放地输出1db压缩点，并满足链路后端各设备安全电平，保证系统处于线性状态，确保卫星信号的顺利接收。下面进行详细介绍。
[0027]
图1示意性示出了根据本公开实施例的数据接收系统的结构框图。
[0028]
如图1所示，该数据系统为s/x/ka三频天线接收系统，x频段和ka频段复用部分接收链路。
[0029]
具体的，该数据系统包括衰减器，其设置于ka频段低噪声放大器的前端，也即衰减器设置于ka波段馈源和ka低噪声放大器之间，其输入端连接ka波段馈源，输出端连接ka低噪声放大器。其中，衰减器采用定向耦合器结合开关控制构成的电阻式衰减网络，衰减器的衰减量可调节，用于对输入ka频段低噪声放大器的ka频段卫星信号进行不同程度的衰减，以降低ka频段低噪声放大器的输出电平。
[0030]
其中，数据接收系统ka波段的主要技术指标为：工作频段为f＝25～27.5ghz，天线噪温为ta≤180k，天线轴比小于等于0.8db。
[0031]
在本公开一实施例中，数据接收系统的主传输线由空气填充，这样可以确保数据接收系统在连续波环境下的长期工作稳定性。
[0032]
在本公开一实施例中，衰减器的腔体可以为波导结构，衰减器使用波导做腔体设计，这样可以减少信号的损耗。
[0033]
在本公开一实施例中，衰减器的技术指标例如可以为：
[0034]
工作频率在25～27.5ghz频段；
[0035]
衰减调节档位：0db、20db、30db；
[0036]
调节精度：≤2db；
[0037]
0db档时插入损耗：≤0.5db；
[0038]
全频段频率响应：≤1.0db(每档)；
[0039]
输入输出驻波：≤1.35；
[0040]
输入接口：wr34平法兰
[0041]
输出接口：wr34密法兰。
[0042]
图2示意性示出了根据本公开实施例的向耦合器结合开关控制构成的电阻式衰减网络的结构框图。
[0043]
如图2所示，电阻式衰减网络例如可以包括：
[0044]
定向耦合器，包括第一输入端、第一输出端和第二输出端。其中，第一输入端用于输入ka频段卫星信号，第一输出端中用于输出未经过衰减的ka频段卫星信号，第二输出端用于输出经过第一衰减的ka频段卫星信号。
[0045]
第一开关，包括第二输入端、第三输出端和第四输出端。其中，第二输入端连接至第二输出端，用于将输入的经过第一衰减的ka频段卫星信号输出至第三输出端或第四输出端。
[0046]
衰减网络，包括第三输入端和第五输出端。其中，第三输入端连接至第三输出端，用于对经过第一衰减的ka频段卫星信号进行第二衰减。
[0047]
第二开关，包括第四输入端、第五输入端和第六输出端。其中，第四输入端连接至第三输出端，第五输入端连接至第五输出端，第六输出端用于输出第四输入端输入的经过第一衰减的ka频段卫星信号或输出第五输入端输入的经过第二衰减的ka频段卫星信号。
[0048]
第三开关，包括第六输入端、第七输入端和第七输出端，第六输入端连接至第一输出端，第七输入端连接至第六输出端，第七输出端连接至ka频段低噪声放大器，第七输出端用于输出第六输入端输入的未经过衰减的ka频段卫星信号或输出第七输入端输入的经过第一衰减或第二衰减的ka频段卫星信号。
[0049]
在本公开一实施例中，第一开关和第二开关为开关二极管，第三开关为波导开关。通过第一开关、第二开关以及第三开关即可实现衰减器不同档位的衰减。示例性的，第一衰减的衰减量为20db，第二衰减的衰减量为10db，也即，根据传输原理结合应用环境，考虑到生产成本，第一级采用20db定向耦合器作为20db的衰减器，后面通过开关控制2个支路，选择是否再叠加10db衰减。其中，如果不用第一开关，则20db和30db用别的器件分两路会对信号强度有影响，采用第一个开关分为两个支路，对输出信号影响小。如果不用第二个开关，20db、30db都需要接到第三开关，此时，第三开关需要3个输入入口，但目前波导开关基本为2选1的开关，即两个输入接口和一个输出接口。
[0050]
在实现本公开实施例提供的数据接收系统的过程中，发明人还发现：在信道链路中不同位置同一衰减、同一位置不同衰减均会对系统品质因数(gt)值产生影响对强信号卫星。为在ka高仰角接收时，低噪声放大器不饱和，需在场放前增加衰减，但衰减量过多，会使接收系统gt值下降，接收的卫星信号信噪比较低，导致误码率较大，甚至无法正常锁定解调，且对于不同卫星所需衰减量不同。因此，需核算设计并使用可调衰减，满足不同卫星的数据接收。
[0051]
在本公开一实施例中，衰减器的衰减量可以根据卫星对应的天线噪温、场放噪温、系统噪温、天线所处的环境温度以及数据接收系统的品质因数确定。
[0052]
具体的，数据接收系统的gt值计算如下：
[0053]
g/t＝g-10log
10
(t
sys
)
[0054]
若在场放前增加衰减l，天线噪温恶化δt：
[0055][0056]
则数据接收系统gt值恶化：
[0057][0058]
其中，ta为天线噪温，t
lna
为场放噪温，t
sys
为系统噪温，t0为天线所处的环境温度，一般取293k，δgt为品质因数的恶化程度。基于该条件，可以针对不同卫星合理设计不同衰减范围。
[0059]
表1给出了不同卫星信噪比(eb/n0)余量计算。
[0060]
表1
[0061][0062]
由表1的数据可知，结合地面已有系统组成及技术参数，针对不同卫星采用不同衰减范围设计，既能满足过顶时安全接收卫星信号，又可最少限度地降低eb/n0，确保信号质量。例如，对于低轨ka卫星，需要在场放前增加衰减，且不超过22db，以满足卫星信号正常接收解调。衰减器0db、20db和30db三档位满足数据接收系统的使用要求。
[0063]
根据本公开实施例提供的数据接收系统，通过在ka频段低噪声放大器的前端设置衰减器，在不用改变链路后端复杂设计的情况下提高链路动态范围，既不影响已有卫星的数据接收，又有后续不同ka卫星接收扩展能力。进一步地，根据卫星对应的天线噪温、场放噪温、系统噪温、天线所处的环境温度以及数据接收系统的品质因数确定衰减器的衰减量，实现不同卫星不同衰减范围的合理设计，既能满足过顶时安全接收卫星信号，又可最少限度地降低信噪比，确保信号质量。该数据接收系统充分考虑系统多星适应性，具备多卫星的数据接收能力，可以实现多卫星、全天时、全天候的卫星数据接收。
[0064]
本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
[0065]
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。