一種小型化衛星通信模擬器的設計

肖文定

摘要 由于外場檢測設備的小型化、綜合化的要求，所以對原有的衛通通信模擬器進行了優化設計，采用了模塊化設計和軟件無線電技術，并充分考慮外場應用環境，實現了衛通通信模擬器的模塊化、小型化設計。

關鍵詞 衛星通信；模擬器；綜合化；小型化

中圖分類號 TN92 文獻標識碼 A 文章編號2095—6363（2016）13—0063—02

衛星通信模擬器是一種高精度的標準信號源，是機載衛星接收終端調試和檢測的重要工具。近年來，通信衛星經歷了多個型號的研制，衛星模擬器也由星載設備改制件組成向由通用測控模擬平臺組成發展，狀態已日趨成熟。目前的衛通通信模擬器由于體積大、綜合化程度低，不適用于外場便攜式綜合檢測設備的需要，且基于軟件無線電技術的多功能數字基帶得到了長足發展及應用。因此，本文采用模塊化技術和軟件無線電技術研制了一種小型化衛通通信模擬器，適用于外場平臺，功能指標與上一代模擬器一樣，但體積、重量均大大降低。

1整機設計

針對衛星通信模擬器的各個功能進行細分，設計為前面板模塊、綜合管理模塊、信道模塊、音頻模塊、終端模塊、接口電路模塊、混頻模塊和雙工模塊。整個系統的實現原理框圖如圖1所示。

衛星通信模擬器主要完成衛星通信激勵信號的產生和衛通通信信號的接收工作，其工作原理如下：1）衛星通信激勵信號產生，根據上位機設置的波道狀態，把外部提供的音頻或數據信號按制式調制到載波頻率上，在PTT使能的情況下，從射頻接口輸出射頻激勵信號；2）衛通通信信號的接收，在模擬器工作在接收狀態時，從射頻接口接收衛通通信信號，再對射頻信號進行濾波、混頻和解調等處理，得到所需的音頻或數據信號送給低頻接口。

2部件設計

衛星通信模擬器主要由前面板模塊、綜合管理模塊、信道模塊、音頻模塊、終端模塊、接口電路模塊、混頻模塊和雙工模塊組成。

1）前面板模塊。前面板模塊主要完成上電控制、PTT處理和電源轉換等功能，其工作原理框圖如圖2所示。

2）綜合管理模塊。綜合管理模塊主要完成上位機總線控制的接收與回復、對信道模塊、音頻模塊和終端模塊等內部模塊進行控制和管理工作，其工作原理框圖如圖3所示。

3）音頻模塊。音頻模塊主要完成音頻信號處理，包括濾波、縮放、A/D轉換及數字編碼等工作，其工作原理框圖如圖4所示。

4）終端模塊。終端模塊主要完成密鑰的管理、時鐘及中頻的處理工作，其原理框圖如圖5所示。

5）信道模塊。信道模塊主要完成收發射頻信號的濾波、限幅和放大等工作，其工作原理框圖如圖6所示。

6）接口模塊。接口模塊主要完成內部各模塊之間的電源信號、音頻信號、射頻信號、時鐘信號和總線信號等信號的轉接工作。

7）混頻模塊。混頻模塊工作原理如圖7所示。

主要技術指標如下：

（1）收發通道隔離度：≥60dB；

（2）射頻輸出帶外抑制要求：≤70dB；

（3）發射通道：輸入信號幅度：+2dBm，插損小于0.2：

（4）接收通道：接收輸入信號幅度60dBm～0dBm；

（5）頻率源為45MHz；

（6）混頻輸出頻率誤差：fc×10^-7（fc為標稱頻率）；

（7）雙工模塊。雙工模塊主要實現收發合一的功能，工作原理框圖如圖8所示。

主要指標如下：

（1）接收通道低端帶外抑制：≥30dB；

（2）收發隔離度要求：≥60dB；

（3）插損：發射：≤0.85dB（常溫），≤1.0dB（全溫）：

（4）接收：≤1.2dB（常溫），≤1.4dB（全溫）；

（5）輸入輸出駐波比：發射≤1.4，接收≤1.5；

（6）承受功率：1W（發射，可連續工作1小時）。

3接口設計

根據輸入輸出信號的需要，設計的接口型號如表1所示。

低頻接口主要包括控制接口、數據接口、PTT接口和音頻接口等。

4結構設計

由于該模塊要適應部隊外場使用，對結構進行了熱傳導設計、電磁屏蔽設計、三防設計（霉菌、鹽霧、濕熱）及振動與沖擊設計。

1）熱傳導設計。采用傳導散熱和輻射散熱相結合的方式散熱，模塊內部的發熱器件首先傳導到模塊的冷板上，再通過機箱的導熱條傳導到機箱上，從而達到散熱目的。整個模塊外側開有散熱槽，增大散熱面積。

2）電磁屏蔽設計。為達到電磁屏蔽要求，整個模塊采用封閉式設計，并且各面板之間的連接處采用屏蔽條達到屏蔽的目的。

3）“三防”（霉菌、鹽霧、濕熱）設計。（1）本設備材料選擇鋁板5A06。這種材料耐腐蝕性能好，由于材料選擇單一，可以防止不同材料彼此作用、相互影響而引起腐蝕老化等；（2）本設備的上蓋板、下蓋板、左側板和右側板采用焊接的形式焊接成一個整體圍框焊件，可避免形成縫隙；圍框焊件與前面板和后面板的配合部分安裝有導電橡膠條，導電橡膠條安裝在圍框的凹槽內，對整機整體密封。在結構設計上采用圓角的形式去除零件棱邊和尖角；（3）本設備里面所有電路板均噴“三防”漆；“三防”漆用于保護電路板免受環境侵蝕。“三防”漆具有優越的絕緣、防潮、防漏電、防震、防塵、防腐蝕、防老化、耐電暈等特性。電路板裝配時全部采用垂直放置的安裝方式；（4）本設備連接器的選擇滿足防霉菌、防鹽霧、防濕熱、防淋雨、防砂塵的使用環境；（5）本設備所有結構件均采用導電氧化后，導電氧化形成的氧化膜具有較強的耐腐蝕和吸附能力。

4）振動與沖擊設計。各螺裝處都加裝有鋼絲螺套，以增強螺裝的強度。模塊腔體采用鋁板加工而成，整個模塊外側開有散熱槽，散熱槽除了增加散熱面積之外還能減輕設備重量，同時增加箱體的強度。側板內壁有加強筋，能有效的增加側板強度，減小加工變形。最后設計出的整機結構如圖9所示。

5結論

衛通通信模擬器通過對功能的模塊化設計、通用化設計、結構緊湊化設計和軟件無線電設計，實現了其小型化的目的（與以往型號的模擬器的對比見表2），并成功在數種型號的外場測試儀中進行了應用，為部隊外場測試儀器的小型化、綜合化貢獻了力量。endprint