[发明专利]一种资源节约型激光射频一体化通信载荷

说明书

本发明提供一种资源节约型激光射频一体化通信载荷，包括：用于接收和发射激光光束、射频波束的激光射频一体化天线，激光射频分束器，射频处理模块，激光处理模块，信号处理模块，用于将射频跟踪误差信号、激光粗跟踪误差信号转换为粗跟踪控制信号并将精跟踪误差信号转换成精跟踪控制信号的综合控制模块，用于接收数据信号并发送至卫星平台、将卫星平台发送的卫星信号发送至信号处理模块的综合接口模块。本发明是为了解决激光射频天线的一体化、跟踪系统的一体化和信号处理系统的集成问题，提供了一种结构简单、体积小、重量轻、集成度高，可同时实现激光、射频两种通信功能的星载通信载荷。

技术领域

本发明涉及电学技术领域，具体涉及一种资源节约型激光射频一体化通信载荷。

背景技术

随着我国月球和深空探测活动的不断扩展和深入，目前用于天地通信与信息传输的频段大多属于射频频段，射频频段资源越来越紧张，难以为航天器任务提供高速、通用、高效的支持服务。目前空间通信开发激光通信研究势在必行。为了解决深空高速通信存在的难题，主要途径是提高载波频率至Ka频段和采用激光链路。同时，对于重量体积功耗受限的卫星及深空探测应用，对有效载荷的重量、体积、功耗提出了严格要求。为了有效降低通信载荷的体积、重量和功耗(SWaP)，卫星平台对通信载荷高速化、轻量化、小型化、综合化和集成化的需求愈加明显。因此，将射频通信载荷和激光通信载荷整合为一体化通信载荷，并实现激光通信与射频通信两种模式的自动切换，实现射频通信、激光通信系统和功能的集成统一成为亟需解决的关键问题。

激光射频一体化通信是将激光通信和射频通信一体化使用的一种通信方式，通过整合共用天线、跟踪系统、电子单元、热控等部分，有效降低通信载荷的体积、重量和功耗。结合激光通信传输速率高、抗干扰能力强的优势以及射频通信虽然通信速率低、易受干扰但是其信道适应能力强的特点，将两者协同使用：在信道允许时采用激光通信高速传输，在信道条件下降激光通信无法使用时采用射频通信传输，以此来提高通信系统的可通率与可用性。

现有技术一，公开号为CN103762998B的中国专利中介绍了一种大视场共天线混合射频和激光无线通信装置，通过射频激光共天线实现了混合通信，但是其射频信号和光学信号的调制解调模块是分立的，通信组件的集成度低，且采用了有信标光的捕获跟踪，跟踪系统的复杂度高；现有技术二，公开号为CN103873151B的中国专利介绍了一种兼容射频、激光和量子通信的星载集成通信系统，提供了一种可同时实现射频、激光和量子通信功能的星载通信集成系统，但其系统集成度不高，射频天线和光学天线没有一体化设计，体积、重量和功耗较大；现有技术三，公开号为CN107317593B的中国专利介绍了一种双链路通信接收系统，通过集成射频链路和激光链路接收系统，可实现射频和激光信号的混合接收，但其系统的射频接收天线和激光接收天线采用分立结构，信号处理单元集成度低，且没有发射链路，无法实现双向通信；现有技术四，公开号为CN107682044B的中国专利介绍了一种激光和射频混合传输系统，可实现激光和射频的混合通信，但其系统的射频天线和光学天线也是相互独立的结构，系统集成度不高，不利于星载和深空通信应用；现有技术五，公开号为CN110233665A的中国专利介绍了一种射频/激光协同快速捕获跟踪对准方法，可以实现在远距离全空域快速高概率捕获跟踪对准光束，但该方法仅实现了射频/激光混合捕获跟踪，无法实现射频/激光混合通信。

以上五种技术虽然都实现了激光射频一体化通信，但并没有彻底解决激光射频天线的一体化、跟踪系统的一体化和信号处理系统的集成问题，仍存在通信载荷的体积、重量和功耗较大的问题。

发明内容

本发明是为了解决激光射频天线的一体化、跟踪系统的一体化和信号处理系统的集成问题，提供了一种结构简单、体积小、重量轻、集成度高，可同时实现激光、射频两种通信功能的星载通信载荷，并且射频通信与激光通信互为备份，有效提升了通信链路的可靠性和可用率，通信载荷可以实现射频激光双通信模式的自适应模式切换，更有效地发挥通信链路效能，提升空间通信链路的可靠性。

本发明提供一种资源节约型激光射频一体化通信载荷，包括：