KU波段衛(wèi)星系統(tǒng)調(diào)整上線與信號傳輸過程

白 靜

（中國民用航空西北地區(qū)空中交通管理局網(wǎng)絡(luò)中心，陜西 西安 710082）

0 引 言

在衛(wèi)星系統(tǒng)工作中，雖然KU波段衛(wèi)星地面站脫離民航KU通信網(wǎng)絡(luò)的情況不經(jīng)常出現(xiàn)；但是，這種情況也是存在的，并且還存在KU衛(wèi)星傳輸信息中斷的情況，這些問題反映出衛(wèi)星系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況不穩(wěn)定。基于此，詳細描述了KU波段衛(wèi)星在實際過程中的操作過程，總結(jié)了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本原理，讓大家對衛(wèi)星通信系統(tǒng)有一個淺層的認識。

1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展史

用衛(wèi)星用實現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)化傳輸，在以前是一個不切實際的想法，直到一位英國空軍雷達軍官提出了這個想法，并在月球進行了一次信息傳輸?shù)膶嶒灒坏牵捎趯嶒炛械挠绊懸蛩靥啵热缧盘柌ú粔驈姟r間過長等，實驗結(jié)果并不理想。此后，隨著人造衛(wèi)星的成功升空，同步定點軌道實驗的成功，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的研發(fā)踏上了正軌。在國際通信組織成立后，一些實力較強的國家陸續(xù)發(fā)射了大量的通信衛(wèi)星[1]。加拿大是首個進行國內(nèi)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的國家，其在1972年發(fā)射了第一顆國內(nèi)通信衛(wèi)星，邁出了衛(wèi)星實現(xiàn)國內(nèi)通信的第一步。在此之后，VSAT衛(wèi)星通信的出現(xiàn)給衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展帶來了質(zhì)的飛躍。

2 KU波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作原理是利用人造地球衛(wèi)星作為信號中轉(zhuǎn)站，在不同的地球站之間實現(xiàn)通信，地球站則是建設(shè)在地球上能夠發(fā)出通信信號的站點。衛(wèi)星通信最主要的過程是衛(wèi)星無線電波的轉(zhuǎn)發(fā)，將衛(wèi)星作為一個中繼站，將接收的信息通過無線電波發(fā)射到另一個地球站中[2]。為了完成信息轉(zhuǎn)發(fā)的過程，衛(wèi)星需要具有較寬的可用頻帶，以滿足信息傳輸?shù)囊蟆Ｐl(wèi)星電波要能夠穿破電離層，傳輸過程中的損耗也要做到最小，和地面微波通信、雷達等無線系統(tǒng)之間的相互干擾要盡可能小，確保信息的精確傳輸。此外，要充分利用現(xiàn)有的通信技術(shù)，在衛(wèi)星通信工作中將工作頻段調(diào)整為較高的頻道或者微波頻段[3]。目前C波段一般用在國內(nèi)區(qū)域性通信和國際通信衛(wèi)星中，在商業(yè)衛(wèi)星中的使用最為普遍。而KU波段的衛(wèi)星主要應(yīng)用于民航空管衛(wèi)星通信領(lǐng)域，KU波段在衛(wèi)星中使用可以提高衛(wèi)星發(fā)射成功率，增強抗干擾能力，大大增強同階級的天線發(fā)射增益，是航空管通信部門最需要的衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)波段。

加拿大VAST系統(tǒng)是基于調(diào)頻TDMA體制系統(tǒng)的平臺，采用了全網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上還可以支持單向廣播回傳的星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和形狀混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。VSAT系統(tǒng)可以為民航管通網(wǎng)絡(luò)提供高速衛(wèi)星透明代線路作為備份線路，還可以提供透明數(shù)據(jù)廣播功能，支持多廣播源的數(shù)據(jù)廣播和多數(shù)傳輸速率的數(shù)據(jù)。所以VSAT系統(tǒng)被大量引進了民航管通信部門。例如，湖北空管分局KU衛(wèi)星系統(tǒng)，在通信系統(tǒng)的設(shè)備配置中，硬件采用的是3.7 m的天線、VSAT型的機箱和數(shù)據(jù)線路復(fù)用機箱一臺，并且加上了所需的業(yè)務(wù)板卡、各種調(diào)制解調(diào)板、高速數(shù)據(jù)版以及話音板等高效設(shè)備，這些設(shè)備可以有效保留ATM臨時中繼透明數(shù)據(jù)的備份、透明數(shù)據(jù)等。

3 KU衛(wèi)星傳輸異步轉(zhuǎn)報的信號

3.1 對板卡的設(shè)置要求

在進行KU衛(wèi)星傳輸時要使用DLM數(shù)據(jù)版卡，選擇一張子卡作為數(shù)據(jù)接口，通過撥碼的開關(guān)選擇傳輸速率為標準的速率。網(wǎng)控中心需要對信道進行配置，信令配置的方式需要選擇帶內(nèi)信令。

3.2 信號傳輸過程

轉(zhuǎn)報機在進行異步信號轉(zhuǎn)發(fā)后，需要通過連接線纜進入DLM機箱對應(yīng)小板卡。因為KU衛(wèi)星發(fā)射的信號是同步信號，所以需要在線纜處接入同步的轉(zhuǎn)換器，確保進入的信號能夠被識別，將異步信號轉(zhuǎn)化為同步信號。利用KU機箱和DLM機箱之間的連接線纜進入到KU機箱的基帶處理器中，對所到的信號進行接收復(fù)制、編碼處理，通過中頻發(fā)射電纜將信號發(fā)射到中頻調(diào)制器中進行調(diào)制。在此之后，將調(diào)制好的中頻載波經(jīng)過中頻放大后送入到上變頻器中，做好信息的接收和處理，進入功率放大器中，經(jīng)過功率放大器將其功率放大后通過天線送入到KU波段衛(wèi)星中，做好信號的接收和轉(zhuǎn)換。經(jīng)過一系列變化后再由原工作衛(wèi)星發(fā)出信號，將之前地球站給的信息轉(zhuǎn)發(fā)到另一個地球站，完成一套指令，實現(xiàn)信息的有效傳輸。

4 KU衛(wèi)星系統(tǒng)的上線調(diào)試具體流程

4.1 對星的標定

星標本質(zhì)上是做好地球站和衛(wèi)星的位置對準，通過頻譜儀觀察其在低噪聲放大器下的射頻等信息，進而調(diào)整天線，確立好天線的角度，使其能夠?qū)蔝K波段衛(wèi)星。首先，需要使用隔直頭、射頻線、三通頭等設(shè)備，將頻譜儀和衛(wèi)星站的ODU進行規(guī)范化連接，并且做好系統(tǒng)運行的監(jiān)控工作，將監(jiān)控線接入到電腦端進行監(jiān)控，修改ODU參數(shù)，待各項更改內(nèi)容完成之后保存參數(shù)。然后，適當調(diào)整頻譜儀，確定好天線的角度定位，需要通過其俯仰角和方位角的改變調(diào)整天線。通過頻譜儀觀測亞洲四號衛(wèi)星發(fā)射的信標信號，使站點接收亞洲四號衛(wèi)星發(fā)出的信標信號的載噪比符合相關(guān)要求，確保天線對星能夠做到最精準。

4.2 極化的標定

與亞洲的衛(wèi)星公司做好聯(lián)系，說明當前的情況，確定單載波的發(fā)射頻點。此外，要和網(wǎng)控保持聯(lián)系，確定衛(wèi)星的單載波載波號和載波頻率。啟動電腦端的監(jiān)控軟件，修改ODU參數(shù)。暫時關(guān)閉ODU的發(fā)射功能，按照衛(wèi)星公司的頻率要求修改ODU中心頻率。啟動監(jiān)控軟件時，需要將其中的選項修改為編輯模式，需要先將ODU發(fā)射功能修改為關(guān)閉的狀態(tài)，適當調(diào)整發(fā)射頻率，將Gian選項更改為較低的值數(shù)，保存參數(shù)，確保信息的保存和操作能夠順利執(zhí)行[4]。監(jiān)控電腦分別由兩個板卡或者機箱相互連接，通過超級終端或者新型的軟件進行板卡監(jiān)控，最終開啟ODU發(fā)送功能，進而完成單載波的發(fā)射。當單載波發(fā)射成功后，轉(zhuǎn)動雙工器調(diào)整極化角，等待亞洲衛(wèi)星系統(tǒng)工作室的官方確認，確認站點極化隔離度達到要求之后再進行極化角的固定。最后將極化角固定后，關(guān)閉單載波的發(fā)送，回復(fù)ODU的數(shù)據(jù)。

4.3 后續(xù)操作過程

入網(wǎng)參數(shù)設(shè)置時要做好ODU參數(shù)的設(shè)置，按照要求設(shè)置MODEN板參數(shù)，同時設(shè)置節(jié)點參數(shù)和載波頻率。接收功率標定，調(diào)整室內(nèi)的中頻衰減器和ODU發(fā)射增益。KU波段衛(wèi)星信息傳輸系統(tǒng)成功完成信息傳輸工作。

5 結(jié) 論

KU波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)的正常運行是民航地面通信的有力保證，通過KU波段衛(wèi)星的信息接收轉(zhuǎn)換發(fā)出，保持民航飛機和地面之間的有效聯(lián)系。民航空管技術(shù)人員需要加深對KU波段衛(wèi)星系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了解，做好系統(tǒng)運行的維護細節(jié)。KU波段衛(wèi)星具有信號傳輸穩(wěn)定、抗干擾能力強等特點。針對KU波段衛(wèi)星系統(tǒng)調(diào)整上線與信號傳輸過程的研究沒有終點。