淺談KU波段衛星系統調整上線與信號傳輸過程

潘陣

【摘 要】本文主要介紹了KU波段衛星通信系統與KU衛星地面站的上線調試過程以及異步轉報信號利用KU波段衛星傳輸的實現過程，從面對最新接觸KU波段衛星的新人角度出發，較為詳細的介紹了KU波段衛星的基本情況，進一步對KU波段衛星地面站的上線過程進行梳理，最后以異步轉報信號在KU波段衛星的傳輸過程為例子，使得讀者能夠通過閱讀本文對KU波段衛星有充分了解的同時能夠熟練KU衛星的基本操作。

【關鍵詞】KU波段衛星；對星標定；極化標定；入網；衛星傳輸

0 引言

隨著我國改革開放的不斷深入，國內經濟飛速發展，人民生活水平不斷提高，民航運輸業也呈現空前的繁榮，航班量與日俱增，需要傳輸的航空運輸相關信息的數量也飛速增長。現有的地面傳輸鏈路因為地形以及其它因素限制，需要空中鏈路作為補充。而衛星通信系統因為其通信范圍大、不受陸地災害限制、建設速度快、易于實現廣播和多址通信、電路和業務可以實現靈活調整以及同一通信可以用于不同方向和不同區域等優點，成為了民航地面通信系統的有力補充。

筆者在日常工作中，偶爾會遇到KU波段衛星地面站脫離民航KU通信網絡的情形，以及KU衛星傳輸的業務中斷的情況。因此，在這里將較為詳細的介紹KU波段衛星通信系統與KU衛星地面站的上線調試過程以及KU衛星傳輸異步轉報信號的過程，希望讀者能夠通過閱讀本文對KU波段衛星有充分的了解的同時能夠熟練KU衛星的基本操作。

1 KU波段衛星通信系統

1.1 衛星通信的發展

1945年10月，英國空軍雷達軍官阿瑟.克拉克在《無線電世界》雜志上發表了《地球外的中繼》一文，首先提出利用靜止衛星進行通信的科學設想，并利用月球作為衛星進行試驗，但由于回波信號太弱、時延太長、提供通信時間短等缺點沒有成功。1957年10月，第一顆人造地球衛星上天，并于1964年開始進行同步定點軌道衛星試驗。1965年伴隨著國際通信衛星組織INTELSAT成立，一些國家相繼發射了一些通信衛星，建立起一批地球站，初步構成了國際衛星通信網絡。1972年，加拿大首次發射了國內通信衛星“ANIK”，開展了國內衛星通信業務，地球站采用相對較小的口徑天線，使地球站成本大大降低。20世紀80年代，VSAT（甚小口徑終端）衛星通信系統的出現，使衛星通信開始進入突破性發展階段，為專業衛星通信網絡的發展創造了新的局面。

1.2 衛星通信原理

衛星通信是指利用人造地球衛星作為中繼站轉發無線電波，在兩個或多個地球站之間進行的通信。地球站指設在地球表面（包括地面、海洋或大氣層）的通信站。

1.3 KU波段衛星通信系統

使用衛星進行通信，實際上就是以衛星作為中繼站轉發無線電波。因此，其所使用的頻段應滿足相應的要求：有較寬的可用頻帶，以滿足信息傳輸的要求；與地面微波通信、雷達等其它無線系統間的相互干擾要小；能充分利用現有通信技術，便于與地面通信設備配合使用；設備尺寸要小；電波能夠穿過電離層，傳輸損耗和外部附加噪聲盡可能小等特點。因此，應將衛星通信的工作頻段選為特高頻或微波頻段。其中，L波段（1.6/1.5GHZ）、C波段（6/4GHZ）以及KU波段（14/12GHZ）使用最為廣泛。

目前，大部分國際通信衛星尤其是商業衛星使用C波段4-6GHZ波段，國內區域性通信衛星也采用該波段。但是，KU波段12-14GHZ的衛星相對于C波段衛星具有包括發射功率不受控制、抗干擾能力強以及同尺寸天線發射增益大大增強等一系列優點，從而順利贏得了民航空管通信部門的親賴，目前KU波段衛星已經廣泛應用于民航空管衛星通信領域。

加拿大porlasat公司的VSATPLUSII系統是基于調頻TDMA體制系統平臺，網絡拓撲結構為全網拓撲結構，并在此基礎上支持單向廣播回傳的星型網絡結構以及星狀/網狀混合網絡結構。這種VSATPLUSII系統可以為民航的ATM地面網絡提供4.8KBPS—8Mbps高速衛星透明電路作為備份線路；提供速率為2.4KBPS—2MBPS的透明數據廣播功能，并可支持多廣播源的數據廣播功能；支持2.4kbps—2048kbps的多種速率的數據支持，支持同步/異步透明數據、IP數據、幀中繼數據等多種數據格式。因此，作為民航空管地面傳輸路由備用空中鏈路，加拿大porlasat公司的VSATPLUSII系統被民航空管通信部門大量引進。

以民航河北空管分局KU衛星系統為例，河北作為三級節點。硬件采用3.7米天線、3.7米天線，ANACOM 16KU-25射頻單元（ODU）以及VSATPLUSII型機箱2臺、數據線路復用機箱1臺，并搭配相應的業務板卡：調制解調板（modem板）實現控制、標準速率數據板（速率最高521Kbps）、高速數據板（速率最高1536Kbps）、數據線路復用器（DLM板）、話音板（E&M子卡、FXS子卡、FX0子卡）、E1板等，可以有效實現ATM臨時中繼透明數據備份業務、中低速雷達引接透明數據業務、透明數據廣播業務、低速低速異步數據業務、IP、幀中繼協議業務、VHF話音衛星中繼電路、管制熱線電話以及多媒體業務等。

2 KU衛星系統的上線調試過程

2.1 對星標定

對星標定是指通過頻譜儀觀察低噪聲放大器下射頻、L波段接收衛星的信標信號強度來調整天線對星角度，以實現KU波段衛星地球站對準KU衛星的工程。

（1）使用隔直頭、射頻線、三通頭將頻譜儀與衛星站ODU按下圖方式連接，并使用監控線接入PC進行監控。

（2）啟動PC監控軟件supervisor10，修改ODU參數。

Enable Editing更改為修改模式， TX settings中的發射 （Enable）關閉，并RX settings中接收頻率更改為12253MHz。各項更改完成后，點擊Write Edits進行參數保存。endprint

（3）設置頻譜儀參數

Center Frequency：1553MHz； Span：50KHz； Amplitude：5dB/Div； RBW：1KHz； VBW：100Hz

（4）調整天線角度。

調整天線的俯仰角（天線的指向與水平面的夾角）及方位角（天線的實際指向與正北方向按順時針方向的夾角），通過頻譜儀觀察亞洲四號衛星發射的信標信號，使站點接收亞洲四號衛星發出的信標信號的載噪比符合要求，以確保天線對星的精準。鑒于石家莊KU衛星天線直徑為3.7米，其接收信號信標的載躁比需達到40db。

（5）對星完成后，恢復設備的鏈接。

2.2 極化標定

（1）聯系亞洲衛星公司，說明情況，確定單載波發射頻點。聯系網控，說明情況，確定單載波載波號及載波頻率。

（2）啟動PC監控軟件supervisor10，修改ODU參數。

將ODU發射功能暫時關閉，然后將ODU中心頻率更改為衛星公司給定射頻頻點。

啟動監控軟件supervisor10，將Enable Editing選項修改為編輯模式，將TX settings下的ODU發射功能（Enable）修改為關閉狀態，發射頻率更改為亞洲衛星公司工程師分配的單載波發射頻點，將Gain選項更改為較低值。參數更改完成后，點擊Write Edits對參數進行保存。

（3）監控電腦經Modem板卡監控線與Modem板卡或機箱相連，使用超級終端或node view軟件進行Modem板卡監控，開啟ODU發送功能，發射單載波。

（4）單載波發送完成后，通過轉動雙工器調整極化角，等待亞洲衛星公司工程師認為站點極化隔離度達到要求后固定極化角。

（5）固定極化角，關閉單載波，恢復ODU參數。

2.3 入網參數設置

（1）設置ODU參數

（2）設置MODEM板參數

節點參數設置和載波頻率設置。

2.4 接收功率標定

調整室內中頻衰減器和ODU接收增益。

2.5 發射功率標定

調整室內中頻衰減器和ODU發射增益。

2.6 因石家莊節點使用了功分器，為了設備穩定工作，在發射（接收）支路功分器空余端口處安裝假負載。

2.7 KU衛星正式上線。

3 KU衛星傳輸異步轉報信號

3.1 KU衛星傳輸異步轉報拓撲圖

3.2 異步轉報信號的傳輸過程

（1）對板卡進行設置

使用DLM數據板卡，選擇v.35子卡確定為v.35數據接口，通過撥碼開關選擇傳輸速率4.8Khz。同時，網控中心對信道進行配置，信令方式選擇帶內信令（控制信號隨數據傳輸）。

（2）信號傳輸過程

轉報機轉發異步轉報信號后，通過連接線纜進入DLM機箱對應板卡（需要關注的是，KU衛星發射的信號為同步信號，需要在線纜處接入同異步轉換器，將異步信號轉換為同步信號）。利用KU機箱（porlasat VSATPlus KU機箱） 與DLM機箱間的連接線纜進入KU機箱的基帶處理器，對信號進行復接、編碼等處理后，通過中頻發射電纜（TX IF）送入中頻調制器（位于ODU），進行調制。然后，已調制的中頻載波經過中頻放大后送入上變頻器（位于ODU），變換為上行載波頻率14.456GHz，進入功率放大器（LNC）。經過功率放大后通過天線送入亞洲4號衛星，經一系列變換后使用衛星轉發器轉發至首都機場對應KU衛星地球站，從而實現河北轉報機轉發的異步轉報信號通過本地KU衛星發送至首都機場，完成有效的通信目的。

4 總結

作為民航地面通信路由的有力補充，KU波段衛星通信系統發揮著重要作用。身為民航空管技術維護人員，必須深入的學習了解KU波段衛星通信系統的運行過程及維護細節從而能夠在日常工作中及時準確的排除遇到的問題，順利的保障民航空管通信業務的傳輸。本文作為筆者日常工作中對KU衛星通信系統的總結與概括，讀者能夠通過閱讀本文對KU波段衛星有充分的了解的同時能夠熟練KU衛星的基本操作。

【參考文獻】

[1]《中國民航KU波段衛星網絡優化》[Z].天航信民航通信網絡公司.

[2]《衛星網絡工程師崗位基礎培訓教材》[Z].天航信民航通信網絡公司.

[3]《中國民航KU波段衛星通信網培訓教材》[Z].天航信民航通信網絡公司.

[責任編輯：張濤]endprint