KU波段衛(wèi)星系統(tǒng)調整上線與信號傳輸過程

白 靜

（中國民用航空西北地區(qū)空中交通管理局網絡中心，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通信網絡的情況不經常出現；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)星用實現信息的轉化傳輸，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的實驗；但是，由于實驗中的影響因素太多，比如信號波不夠強、時間過長等，實驗結果并不理想。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衛(wèi)星通信業(yè)務的國家，其在1972年發(fā)射了第一顆國內通信衛(wèi)星，邁出了衛(wèi)星實現國內通信的第一步。在此之后，VSAT衛(wèi)星通信的出現給衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展帶來了質的飛躍。

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)星作為信號中轉站，在不同的地球站之間實現通信，地球站則是建設在地球上能夠發(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，以滿足信息傳輸的要求。衛(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，要充分利用現有的通信技術，在衛(wèi)星通信工作中將工作頻段調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)星主要應用于民航空管衛(wèi)星通信領域，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)是基于調頻TDMA體制系統(tǒng)的平臺，采用了全網拓撲結構，在此基礎上還可以支持單向廣播回傳的星型網絡結構和形狀混合網絡結構。VSAT系統(tǒng)可以為民航管通網絡提供高速衛(wèi)星透明代線路作為備份線路，還可以提供透明數據廣播功能，支持多廣播源的數據廣播和多數傳輸速率的數據。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)的設備配置中，硬件采用的是3.7 m的天線、VSAT型的機箱和數據線路復用機箱一臺，并且加上了所需的業(yè)務板卡、各種調制解調板、高速數據版以及話音板等高效設備，這些設備可以有效保留ATM臨時中繼透明數據的備份、透明數據等。

3 KU衛(wèi)星傳輸異步轉報的信號

3.1 對板卡的設置要求

在進行KU衛(wèi)星傳輸時要使用DLM數據版卡，選擇一張子卡作為數據接口，通過撥碼的開關選擇傳輸速率為標準的速率。網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信令。

3.2 信號傳輸過程

轉報機在進行異步信號轉發(fā)后，需要通過連接線纜進入DLM機箱對應小板卡。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換器，確保進入的信號能夠被識別，將異步信號轉化為同步信號。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制、編碼處理，通過中頻發(fā)射電纜將信號發(fā)射到中頻調制器中進行調制。在此之后，將調制好的中頻載波經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換。經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發(fā)到另一個地球站，完成一套指令，實現信息的有效傳輸。

4 KU衛(wèi)星系統(tǒng)的上線調試具體流程

4.1 對星的標定

星標本質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，進而調整天線，確立好天線的角度，使其能夠對準UK波段衛(wèi)星。首先，需要使用隔直頭、射頻線、三通頭等設備，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，待各項更改內容完成之后保存參數。然后，適當調整頻譜儀，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)星公司做好聯系，說明當前的情況，確定單載波的發(fā)射頻點。此外，要和網控保持聯系，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。暫時關閉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)射功能修改為關閉的狀態(tài)，適當調整發(fā)射頻率，將Gian選項更改為較低的值數，保存參數，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，轉動雙工器調整極化角，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，關閉單載波的發(fā)送，回復ODU的數據。

4.3 后續(xù)操作過程

入網參數設置時要做好ODU參數的設置，按照要求設置MODEN板參數，同時設置節(jié)點參數和載波頻率。接收功率標定，調整室內的中頻衰減器和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 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)星的信息接收轉換發(fā)出，保持民航飛機和地面之間的有效聯系。民航空管技術人員需要加深對KU波段衛(wèi)星系統(tǒng)的學習了解，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)調整上線與信號傳輸過程的研究沒有終點。