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申请/专利权人：上海航天测控通信研究所

摘要：本发明涉及一种自动控制的卫星数据传输通道系统，作为卫星数据下传到地面链路上的发送设备，其功能为有效数据的对地传输，并包括一种可实现系统自动控制的控制器，用于通道自动计算和选通、控制开关机、监测和记录通道组件状况、兼具数据组帧发送功能。本发明设计的系统包括：用于系统主控的数传控制器和实现信道编码、调制、功率放大、滤波和对地发送的数据传输通道。

主权项：1.一种自动控制的卫星数据传输通道系统，其特征为在于，包括：数传控制器和数据传输通道，其中，数传控制器作为整个卫星数据传输通道系统的总控，数据传输通道是数据下传到地面链路上的发射装置；所述数传控制器其在卫星入轨后用于：相控阵天线指向控制，传输通道的自动计算和选择，控制数据调制器和相控阵天线的供电，同轴开关的置位，开启数据下传，收集系统所有状态信息并转发，判别失效组件并记录；所述数传控制器包括：运算控制单元、配电单元、电平转换单元和数据分发单元；其中，所述运算控制单元设置为，包括：1553B控制模块、指令解析模块、相控阵天线指向模块、EEPROM读写模块、通道计算模块、指令序列模块、模拟量采集模块、遥测组帧发送模块和监控判断模块；所述1553B控制模块用于，接收4MHz的控制信息流，将曼彻斯特码的1553B数据转化为LVTTL电平的NRZ-L码数据；1553B总线上收到的控制信息包括：数据传输任务的启动指令、遥测采集指令和相控阵天线角度设置指令；1553B总线上发送的信息包括：系统当前的所有状态信息，即数据调制器和相控阵天线的工作电压、发射功率、温度和数据校验正确性；所述指令解析模块用于，按照与星上高层约定的协议内容核对1553B控制模块收到的信息，对于识别正确的数据传输任务的启动指令，通知通道计算模块和指令序列模块；对于识别正确的遥测采集指令，通知遥测组帧发送模块；对于识别正确的相控阵天线角度设置指令，通知相控阵天线指向模块；对于错误信息不采取措施；指令解析模块，用于接收地面的优先级注数指令，即需要绕过数据传输通道上原有优先级使一些组件提前工作、或更改组件的状态信息时，通知通道计算模块按照地面注数要求执行所需组件的开机或关机；所述EEPROM读写模块包括：EEPROM芯片及其外围电路，以及控制其读写的FPGA逻辑；用于：数据传输任务开始后，按照EEPROM的读数据指令序列发送读指令，读出第一数据调制器、第二数据调制器、第三数据调制器和第一相控阵天线、第二相控阵天线的状况记录信息，0表示失效，1表示正常；数据传输任务过程中，对于连续10次遥测超出阈值的数据调制器或相控阵天线，将0写入对应的地址中；将EEPROM划分出3个不同区域用于存储组件状态信息，对读出的状态信息做3取2处理；所述通道计算模块用于，根据EEPROM读写模块提供的组件状况记录，选择本次任务工作的数据调制器或相控阵天线；数据调制器的优先级为：第一数据调制器第二数据调制器第三数据调制器，相控阵天线的优先级为：第一相控阵天线1第二相控阵天线，每次任务开启2个数据调制器，1个相控阵天线；选择需要开机的数据调制器和相控阵天线后，根据固化在FPGA中的查找表，确定3个开关的置位状态，将工作组件的号码、所需开关置位状态发送给指令序列模块；所述指令序列模块用于，按时间顺序产生指令，首先切换开关置位，再打开及其波控装置供电，发送波束指向角指令；相控阵天线置位和内部功率放大器件预热稳定后，打开数据调制器供电，确保数据传输通道逐级开机，避免载波泄漏或反射风险造成使用寿命下降；数据调制器开机自检并稳定工作后，通知1553B控制模块对卫星上一层发送数据传输任务准备完成的反馈信息；所述相控阵天线指向模块设置为FPGA逻辑与RS422接口电平转换电路，用于：缓存当前从指令解析模块收到的相控阵天线旋转角和离轴角要求，相控阵天线开机稳定后按照与波控装置的约定协议，通过RS422总线将角度置位信息序列发送给波控装置；所述模拟量采集模块用于，测量数据调制器、相控阵相控阵天线的模拟量状态信息，测量开关置位状态电阻，转换为数字量，发送到遥测组帧模块；所述遥测组帧发送模块用于，接收数据调制器和相控阵天线波控装置通过RS422总线发送过来的实时数字量状态信息，与模拟量遥测按协议组合成数据传输系统遥测帧，转发给1553B控制模块对卫星上一级传输；所述监控判断模块用于，在数据传输任务进行时，对每个收到的模拟量遥测与事先写入程序中的阈值比较，对于连续超过阈值10次的数据调制器或相控阵天线，判定为失效，将其代表的号码发送给EEPROM读写模块；对于开关置位指令与模拟量遥测不对应、即无法响应的开关，同样将其号码发送给EEPROM读写模块；所述配电单元设置为多个磁保持继电器组成的硬件电路，每一个用于控制一台有源组件的供配电，根据运算控制单元的指令接通或断开数据和相控阵天线与卫星供电总线之间的连接；所述电平转换单元设置为以N-MOS器件组成的电流驱动电路，对运算控制单元输出的LVTTL电平开关置位脉冲转换为驱动电流不小于500mA的大电流信号，用于改变3个开关的通道连接状态；所述数据分发单元设置为用于：接收和缓存卫星上一级发送来的载荷数据，按照CCSDS标准组成AOS帧数据，每一帧计算校验和并附在帧末尾，发送到下一级数据传输通道的数据调制器；所述数据调制器设置为，编码处理单元和射频单元；所述编码处理单元用于接收数传控制器发送的数据、比对每一帧的校验和并将正确与否反馈在状态信息中；编码处理单元同时用于对数据的信道编码处理；所述射频单元用于将基带的数据调制到传输频点上；所述数据调制器提供二次电压、发射功率的检波电平和射频器件的工作电流检测点用于数传控制器采集记录；提供帧同步和接收数据校验数字量状态信息，并发送给数传控制器采集记录；每个开关设置为，有且只有2种连接状态，每个开关有A~D为4个射频接口，两种连接状态，第一种状态为A-B和C-D，第二种状态为A-D和B-C，两种连接状态由电平转换单元的大电流信号驱动切换，同时反映为置位状态电阻的状态为导通或高阻，用于数传控制器采集；同一时刻两个射频通道互相严格隔离；通过3个开关的互联和对外连接，用于将任一数据调制器的射频信号输出送到任一相控阵天线的射频输入接口上；所述相控阵相控阵天线设置为，相控阵天线阵面及其波控装置；所述相控阵天线阵面由多个阵元构成，对输入2路射频信号做左旋右旋双极化处理，同时两路各包含功率放大和滤波功能，用于有效数据的对地传输；所述波控装置用于，根据所述相控阵天线指向模块发送的相控阵天线旋转角和离轴角，按照一定算法算出每个阵元的波控电压，设置波控电压，最终使相控阵天线阵面的波束指向到达与地面接收站直线相对的位置；波控装置的RS422接口用于向数传控制器发送供电电压、发射功率和温度状态信息。

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