一种实用Ku波段车载应急卫星通信系统.pdf

丁程硕士学位论文一种实用的k u 波段车载应急卫星通信系统 摘要 近十多年来，在卫星通信技术持续高速的发展下，现代社会对卫星通信的需求日 益增加。随着各类技术在卫星通信地球站中的应用，如：低成本高效率的小型天线技 术；微波集成电路、数字集成电路和低成本的砷化镓场效应管固态功放技术：数字调 制解调、前向纠错编译码、信号处理、信令变换、信道控制、网络管理等数字信号处 理技术；功能更强的微处理机等，卫星通信地球站得以实现了小型化。小型卫星通信 地球站( v s a t ) 系统得到世界各国的重视，而具有机动、越野性能的车载式卫星通信地 球站以其灵活机动、开通快捷、综合业务保障能力强等优点，特别适用于森林防火、 抗洪抢险、防暴救援、军事指挥及其它突发事件的通信保障。 本文介绍了一种实用的k u 波段车载应急卫星通信系统，阐述了该系统的工作原理 和主要组成部分。在此基础上，介绍了该系统的设计要点分析、性能指标、链路预算 和各分系统设备情况。在完成系统联调后对系统各设计指标进行了详细的测试，并据 此对系统主要实测指标和设计指标进行了比较。在实际工程应用中，往往更注重系统 运行的安全和可靠。在本文最后就该系统研制设计中遇到的一些问题进行了分析说 明，为以后车载卫星通信系统更深入的应用提供了有利的参考。 关键词：应急通信，中等速率，固态高功放，调制解调 工程硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed u r a t i r ed e v e l o p m e n to fs a t e l l i t ec o m m u n i c a t i o nt e c h n i q u e ，t h e m o d e r nw o r l dn e e dm o r ea n dm o r es a t e l l i t ec o m m u n i c a t i o n si nt h er e c e n td e c a d e m a n yt e c h n i q u e sa r eu s e di ns a t e l l i t ec o m m u n i c a t i o ne a r t hs t a t i o n ，s u c ha s l o wc o s th i g he f f i c i e n c ys m a l is i z ea n t e n n aa r t ，m i c r o w a v ei n t e g r a t ec i r c u i t ， d i g i t a li n t e g r a t ec i r c u i ta n dl o wc o s tg a a sf e ts o l i ds t a t ep o w e ra m p l i f i e r t e c h n i q u e ，s o g l ed i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n gt e c h n i q u e sl i k ed i g i t a lm o d u l a t i o 咀 a n dd e m o d u l a t i o n ，f e c ，s i g n a lp r o c e s s i n g ，s i g n a l i n gt r a n s f o r m , c h a n n e l c o n t r o la n dn e t w o r km a n a g e m e n t ，m p uw i t hm o r ef u n c t i o n se t c a sar e s u l t ，t h e s i z eo ft h es a t e l l i t ec o m m u n i c a t i o ne a r t hs t a t i o n sb e c o m es m a l l s om a n y c o u n t r i e sp a yt h e i ra t t e n t i o n st ov s a t t h ev s a to nt r u c kh a ss o m ec h a r a c t e r s a sh i g hm a n e u v e r a b i i i t y ，c r o s s c o u n t r ya b i l i t y ，h i g hi n t e g r a t i v eo p e r a t i o n s a f e g u i d ea b i l i t ye t c t h e r e f o r e ，i t i ss u i t a b l et ob eu s e di nf o r e s t f i r e p r o o f i n g ，p r o t e c t i o na g a i n s tt h et i d e ，a n t i r i o ts u c c o r ，m i l i t a r yc o m m a n d ， a n ds oo n t h i sp a p e ri n t r o d u c e sl a s h - u ps a t e l l i t ec o m m u n i c a t i o ns y s t e mt h a tw o r ko n k ub a n d ，i t sw o r kp r i n c i p l ea n dm a i np a r t s o nt h i sb a s i s ，w ei n t r o d u c et h e k e yd e s i g np o i n to ft h i ss y s t e m , i t sp e r f o r m a n c e ，l i n kb u d g e ta n d i t s s u b - s y s t e mc o m p o n e n t s a f t e rt h ea s s e m b l i n go ft h es y s t e m ，w et e s tt h ed e s i g n p e r f o r m a n c ec a r e f u l l ya n dc o m p a r ei tw i t ht h em e a s u r e dd a t a p e o p l ea l w a y s p a ym o r ea t t e n t i o nt ot h es e c u r i t ya n dt h ec r e d i b i l i t yo ft h es y s t e mi n p r a c t i c a le n g i n e e r i n g s ot h el a s tp a r to ft h i sp a p e ra n a l y z e ss o r t i ep r o b l e m s i nt h ed e s i g no ft h i ss y s t e m , w h i c hg i v ep o t e n tc o n s u l tf o rt h ea p p l i c a t i o n o ft h es a t e l l i t ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m - k e yw o r d s ：l a s h - u pc o m m u n i c a t i o n ，i d r ，s s p ，m o d e m 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本 学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或 公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文 中作了明确的说明。 研究生签名：弛年月 日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或 上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并 授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密 论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名： 筵岔髯。 年月 日 翻鼎烫士学位论文种实用的k u 波段车载应急卫星通信系统 引言 卫星通信具有频带宽、容量大、适用于多种业务、覆盖面广、性能稳定可靠、不 受地理条件限制、机动灵活、成本与通信距离无关等特点，近年来，它在国际通信、 国内通信、国防通信、移动通信，i n t e r n e t 接入以及广播电视等领域，得到了广泛的 应用。随着用户对卫星通信需求的日益增长和业务要求的不断提高，随着航天技术的 进步以及数字技术、大规模集成电路和计算技术的发展。卫星通信技术目前正在新频 段、新体制、新业务等方面进行探索及研究 在传统的卫星通信系统中，由于频分多址( f d i a ) 系统具有设备简单、可靠、便于 维护等优点，而成为主要采用的多址联接方式对于稀路由、多用户的话音通信业务， 通常采用a d p 洲b p s k s c p c f d 姒通信方式。由于可以采用话音激活及按需分配( d a 姒) 技术，系统容量得到大幅提高。在公众干线通信网中，主要采用a d p c m t d m q p s i ( f d 姒 i d r 通信方式，其信息速率范围为6 4 k b p s - - 4 4 7 3 6 1 v b p s ，可以传输话音、数据、图象 等数字综合业务，i d r ( i n t e r m e d i a t ed a t ar a t e ) 几乎拥有数字卫星通信的所有特点， 即可以采用前向纠错( f e c ) 、话音插空( d s i ) 、数字线路倍增( d c m e ) ，数字加密等技 术，以提高传输质量和节省空问资源对于专业用户，i n t e l s a t 也相应地提出了 i b s ( i n t e r n a t i o n a lb u s s i n e s ss e r v i c e ) 系统。其主要技术与i d r 基本相同，只是参 数选择更加灵活，保证端一端的兼容性即可。i d r 与i b s 具有与i s d n 一致的传输性能要 求，因此，可以与i s d n 网直接相连。 八十年代中期出现的v s t ( v e r ys m a l la p e r t u r et e r m i n a l s ) 网络是卫星通信发 展史上的一个重要的里程碑，它使卫星通信向智能化、设备小型化、通信终端面对用 户及向个人通信发展迈出了可喜的一步 到了九十年代中后期，随着电信业务的快速发展，话音业务需求，己不再迫切， 而计算机的广泛应用，使数据业务传输的需求逐渐增多，所以，v s a t 网的建设又开始 向数据通信转变。当时的数据v s a t 网络容量一般较小，中心站的出站链路在 5 1 2 k - l l 如p s 以下。远端小站的入站链路在6 4 k b p s 以下，速率均较低，所以在此之前， v s a t 是名副其实的稀路由小站，但对数据分发、采集、报表传送等业务来说能够满足 其带宽要求。 到了九十年代末期，随着计算机网络的普及应用，特别是t n t e r n e t 爆炸性地增 长，地面通信网和卫星v s a t 通信网开始向高速宽带发展，并主要解决计算机网络互联 和宽带i n t e r n e t 接入的业务问题。 v s a t 设备的实现与较大型卫星地球站设备没有本质区别，只是射频设备发射功率 较小，故采用了全固态器件和微波集成电路技术，并做了适当简化，使其体积减小、 引言 工程硕士学位论文 可靠性提高，并可安装在室外的天线上。更重要的是v s a t 使用小口径天线和终端设各 采用大规模集成电路，安装使用非常方便。 v s a t 的业务容量从开始的话音和低频数据向高速、宽带、多媒体业务综合传送发 展。目前，v s a t 系统的下行数据速率可达几f l o p ：甚至几百f l o p s 。小站的上行业务也可 高达几f l o p s ，完全可以满足话音、数据、图像、多媒体业务等通信的需求。 v s a t 系统所采用的技术体制在近十年来也有很大变化。在调制解调技术方面，从 早期的b p s k ，q p s k 调制发展到除b p s k ，0 p s k 外还采用了8 p s k ，1 6 0 a m ，8 p s k + t c - 1 4 等调制 技术，在编码方面从单一的卷积编码发展到r s 编码和t u r b o 码等。在业务接口方面， 除了继续保留同步、异步接口外，还增加了l a n 口和支持t c p i p 等通信协议的接口， 有的甚至具有简单的路由选择功能和协议转换功能。 v s a t 卫星通信系统近期的发展有三大特点，即更高频段、高速宽带和小型化。 近十多年来，卫星通信技术得到持续高速的发展，现代社会对卫星通信的需求日 益增加，具有机动、越野性能的小型车载式卫星通信地球站以其灵活机动、开通快捷 等优点，特别适用于应急、防汛、救灾、抢险及其它突发事件的通信保障。 车载卫星通信通信系统能够传输话音、数据、图像等各种信息，而且设备成熟、 技术先进，是一种应用前途十分广阔的通信方式利用该通信技术，可以提高综合保 障能力，确保指挥通信迅速、准确、保密、不间断车载应急卫星通信在森林防火、 抗洪抢险、防暴救援、军事指挥等领域的应用日益广泛 本k u 波段车载应急卫星通信系统主要是在地面通信网薄弱的地方，对突发性事 件完成大容量话音、数据通信和图像传输功能其优点有： 传输距离远，覆盖面积大，不受地理位置的限制，随时随地都可以快速开通 通信链路； 车载形式机动越野性能好： _ 信道稳定，误码率低，通信质量好： 可以实时完成固定站与车载站之间的双向信息传输； 保密性好、抗干扰能力强，不受地面电台、微波接力站的干扰； - 系统均采用集成化、固态化的设备，这种设备的可靠性高、维修性好、安装 简单，使用方便。 本文是以我们研制成功已顺利交付用户使用的1 2 米k u 波段车载应急卫星通信系 统为依托来介绍车载应急卫星通信系统的工程设计情况。首先阐述了该系统的工作原 理和主要组成部分。在此基础上，介绍了该系统的设计要点分析、性能指标、链路预 算和各分系统设备情况。其次以实际系统主要指标的测试结果和设计指标进行了比 较。最后就该系统研制设计中遇到的一些问题进行了分析说明。 2 工程硕士学位论文一种实用的k u 波段车载应急卫星通信系统 1 i d r i b s 通信体制简介“l 臼“叮 i d r 是英文i n t e r m e d i a t ed a t ar a t e 的缩写，即中等数据速率的意思，其数据速 率在6 4 k b i t s 到4 4 7 3 6 m b i t s 之间。i d r 数字系统最早是由i n t e l s a t ( 国际卫星通信组 织) 在1 9 8 4 年明确提出的，可以认为是f 咖f m f d 姒的数字化或者是s c p c 的扩展即 f d m a m c p c 。由于当时提出i d r 是为了填补i n t e l s a t 的预分配s c p c 系统( 最大速率 5 6 k b i t s ) 和t d m a 系统( 1 2 0 m b i t s ) 之间的空白，故取名。中等”一词。所谓i d r 业务 是指数据速率在6 4 k b i t s - 4 4 7 3 6 m b i t s 范围内的数字话音和数据业务用得最多的 是2 m b i t s 的数字载波，其次是6 m b i t s ( 6 3 1 2 r o i t s ) 和8 m b i t s ( 8 4 8 m b i t s ) ，并逐 步由单址i d r 发展为多址i d r 。i d r 业务通过卫星信道传输的基本特征为： 信源编码一d s i + a d p c m ； 信道编码一3 4 率f e c ； 多路复用方式一t d m 载波调制方式一相干q p s k ； 多址方式一f d m a ； 故i d r 系统的工作方式为：a d p c m t 删q p s k f d l l a 其先进性体现如下： _ 采用q p s k 限带调制技术，其频谱利用率比b p s k 高一倍； 采用3 4 前向纠错卷积编码，维特比软判决解码，故纠错增益提高； _ 采用符合国际卫星通信组织i e s s - 3 0 8 规范的成形滤波器，限带后占用带宽为 传输速率的6 倍，消除了码间干扰； _ 采用扰码技术，使数据时钟中断时载波仍能符合i e s s - - 3 0 8 的规范，即能提取 时钟，因此i d r 系统全网定时统一相对容易； - 集成化、智能化程度高，测试调整简单，操作直观方便； - i d r 与d c m e 结合前景看好，一个占用2 删z 带宽的i d r 载波，通常开通3 0 路电话， 而i d r 与d c m e 结合后，可以开通6 0 路到1 2 0 路电话，大大降低了卫星转发器的 租费。 i b s 是i n t e r n a t i o n a lb u s i n e s ss e r v i c e 的缩写，即国际商用业务的意思，其数 据速率从6 4 k b i t s 至8 4 8 m b i t s ，各档数据速率分得比i d r 更细一些，信道编码采用 1 2 率f e c ，也可以采用3 4 率f e c ，其余特征与i d r 的基本一致，i b s 系统主要是面向企 业用户i b s 标准符合i n t e l s a t 的i e s s - - 3 0 9 标准。因此i d r 和i b s 是同一种通信体制 的系统，只是服务的对象不一样。 卫星通信系统是基于卫星的数字话音和数据通信等数字业务的综合业务网，网络 i d r i b s 通信体制简介 工程硕士学位论文 结构为专向通信构筑的网状网，各地球站通过卫星构成专向通信，各地球站内通过链 接在终端调制解调器上的数据节点和各种业务相连。 在i d r 和i b s 卫星通信系统中，根据使用的环境的不同，分为固定站和移动站。站 内设备包括数据节点器、调制解调器、上变频器、高功放、下变频器、跟踪接收机、 低噪声放大器、天线设备、各类倒换开关，根据使用的环境，固定站的天线控制采用 天线控制单元，移动站由于使用的环境恶劣些，因而要采用复杂的伺服监控系统，天 线控制采用伺服监控微机、轴角编码器、跟踪低噪声放大器、自动对星单元等。为保 证通信的不问断，都有备份方案。 根据对突发性事件完成大容量话音、数据通信和图像传输功能的实际需求，系统 设计主要解决几个方面的问题： - 合适的通信体制既能满足突发事件所需要的卫星带宽，又要充分利用卫星频 率资源，节约成本。 简单的卫星通信网络结构，对具体的使用部门而言，突发性事件是有限的事 件，不需要复杂的网络结构和网络管理。 - 车载站设备简单、体积小，以提高车载站的机动越野性能，满足快速及时处 理突发事件的要求。 - 系统工作安全、稳定、可靠，确保应急指挥迅速、准确、保密、不间断。 k u 波段车载应急卫星通信系统采用i d r 通信体制，每个车载站与固定站双向传输 2 m b i t s 的数字载波，完全满足突发事件应急通信的容量要求 4 工程硕士学位论文 一种实用的k u 波段车载应急卫星通信系统 2k u 波段车载应急卫星通信系统的实现m 1 嘲“旧“m 1 州湘“洲鼬1 删 2 1 系统的设计分析 v s a t 系统设计主要是依据用户需求及其业务类型、业务流向及业务量大小、业务 传输需要的质量指标和当时的v s a t 成熟技术，合理的进行网络结构、技术体制、管理 控制方式设计，最后在链路分析和计算的基础上配选设备。系统设计的目标是在满足 业务传输质量要求的条件下，使系统的性能价格比尽量高，同时，还应使卫星转发器 的资源能够得到合理且充分的利用。v s a t 系统设计的主要内容包括： 一根据应用需求确定业务种类，业务容量以及相关各站的业务量分布。 - 根据网络的业务流向确定网络拓扑结构是星型、网格型还是混合型。 根据业务种类和具体业务传输要求确定系统的传输质量指标和可靠性指标。 如话音一般为b e r = 1 0 1 - - 1 0 1 ，数据和图像一般为b e r = l 旷：系统的可靠性指 标主要是系统可用性或平均故障间隔时问( - 盯b f ) 一根据传输的质量指标和可靠性指标确定系统的技术体制，包括多址方式、调 制解调技术、纠错编码技术及数据接口标准。 - 根据系统传输的可靠性指标和网络站点的地理分布，选择频段和卫星。 - 根据传输的质量指标、可靠性指标及调制解调门限、卫星转发器参数等进行 链路分析和计算计算的目的是验证全链路载嗓比是否达到解调器门限要求， 而且要有一定的降雨余量和系统余量。对于k u 频段还要根据传输可用性指标 计算雨衰值，并在降雨余量中充分考虑。如计算结果不符合链路质量要求， 必须调整系统中的有关参数，重新计算直到满足要求。 本系统是针对突发事件的应急通信使用而设计的，所以主要进行了以下一些设计 和考虑： _ 系统设计的指导思想是以中心站的复杂技术换取车载站的设备简单、体积小、 机动灵活。 _ 网络拓扑结构是简单的星型网，固定站与每个车载站可双向传输2 m * b p s 数据 流，在突发事件点不多的情况下不必配置全站网管，但留有扩展的接口和能 力。 - 通信体制采用i d r i b s ，相应的数字调制解调器支持i d r 业务 - 为了提高和满足系统的高可靠性要求，系统采用了可靠性最高的分系统( 或 分机) 并联热备份方式；中心站关键设备采取了l ：1 热备份的形式，车载站 各设备选型相同以便各车载站可互为备份，系统关键设备进口，这样质量、 可靠性、性能指标都得到保证 k u 波段车载鹿急卫星通信系统的实现 | 1 ：程硕士学位论文 系统采用信道加密来确保通信安全 - 工作频率选用k u 频段，尽管k u 频段卫星上下行传输损耗比c 频段大，但上 下行链路的总增益k u 频段比c 频段高。这主要是因为k u 频段频率高，卫星转发 器和天线的增益大，天线可做得小，更便于移动通信。 _ 变频器是卫星地球站的重要信道设备之一，要求变频器应有较高的频率稳定 度、频率合成灵活、方便操作、具有监控告警和倒换功能、并有计算机控制 接口；由于卫星数字传输对相位噪声指标要求特别高，故要求变频器相位噪 声要很小，具体地是其相位噪声和三阶互调等指标应符合i e s s 一3 0 8 标准 固态高功放s s p a 功放具有线性好、可靠性高、寿命长、维护便利、操作方便、 低电压、结构紧凑、体积小、运行成本低等优越性成为车载应急卫星通信系 统的最佳选择。许多国外公司产品把功放与变频器集成在一个分机里，有室 外安装型的也有室内装机架型的。本系统考虑减少损耗和野外使用环境，中 心站功放选用室外型，而车载站采用功放与变频器集成在一起的紧凑室外型 单元。 - 调制解调器、复接器、会议电视等终端设备从传输的质量指标要求、接口是 否匹配及与已有的终端网络接口是否匹配、选配扩展功能等方面来选用。 - 车载站的配电考虑u p s 、油机发电、市电三者结合使用，以应对各种情况。 - 车辆的改装和设备的装车结构设计保证在公路行驶中，具有良好的越野性能、 机动性好、车速快、天线拆收迅速方便、车内布局合理、保密性好、工作人 员环境良好。 2 2系统主要战术技术指标 _ 工作频率： 发送：1 4 o 1 4 5 g h z ： 接收：1 0 9 5 1 2 ? 5 g h z - 天线口径：1 2 米。 一e t r p ： 固定站：6 2 o d b w ； 车载站：4 4 5 d b w 。 g t ： 固定站：3 0 0 3 d b k ； 车载站：2 0 0 2d b k 。 通信容量： 固定站：6 4 2 0 4 8 翻z ： 车载站：6 4 2 0 4 8 k h z 。 6 工程硕士学位论文 一种实用的k u 波段车载应急卫星通信系统 误码率： 话音： 5 d b 的要 5 1 7 求) 注：如果车载站和北京站不同对大雨，e b n o 还有余量。 g 北京站一乌鲁木齐站 上行链路 上行单载波e i r p e 4 9 o o d b w 上行路径损耗 2 0 7 5 7d b 其他损耗( 极化、跟踪、大气等)1 o o d b 卫星g t 值 5 o od b k 上行载噪比( c t ) u 一1 5 4 5 7d b w k 下行链路 卫星下行e i r p 3 4 9 6d b w 下行路径损耗 2 0 6 4 1d b 其他损耗( 极化、跟踪、大气等)i 0 0 d b k u 波段车载应急卫星通信系统的实现 工程硕士学位论文 地球站g t 值 2 0 3 3 d b x 降雨备余量( 9 9 9 7 ) 3 0 0d b 下行载噪比( c i ) d 一1 5 5 1 2d b w k 系统性能 系统载噪比( c t ) t 一1 5 9 8 6 d b w k ( 已考虑2 d b 的互调、 邻道、邻星等干扰因素) e b n o 5 7 3 d b ( 满足e b n o 5 d b 的要 求) 注：如果车载和北京站不同时下雨，e b n o 还有余量。 h 北京站一福州站 上行链路 上行单载波e i r p e 4 8 0 0d b w 上行路径损耗 2 0 7 5 7d b 其他损耗( 极化、跟踪、大气等)1 o o d b 卫星g t 值 5 0 0d b k 上行载噪比( c t ) u - 1 5 5 5 7d b w k 下行链路 卫星下行e i r p 3 9 9 6d 明 下行路径损耗 2 0 6 4 1d b 其他损耗( 极化、跟踪、大气等)1 0 0 d b 地球站g t 值 2 0 3 3 d b k 降雨备余量( 9 9 9 7 ) 6 o od b 下行载噪比( c t ) d 一1 5 3 1 2d b w k 系统性能 系统载噪比( c t ) t - 1 5 9 5 2d b w k ( 已考虑2 d b 的互调、 邻道，邻星等干扰因素) e b n o 6 0 7d b ( 满足e b n o 5 d b 的要 求) 1 4 工程硕士学位论文 一种实用的k u 波段车载应急卫星通信系统 i 注：如果车载和北京站不同时下雨，e b n o 还有余量。l 结论： 北京采用4 5 米天线，1 6 ws s p a 在小到中雨时可以同时发射两个2 1 - b p s 载 波； 一北京采用4 5 米天线， 载波； 车载站采用1 6 ws s p ， i o o ws s p a ，在小到中雨时可以同时发射1 2 个2 m b p s 可以向北京传送一路2 m b p s 载波。 分系统设备介绍工程硕士学位论文 3 分系统设备介绍n 钔1 鲫乜1 卜1 4 1 脚h 捌瑚1 3 1中心站设备分系统描述 中心站系统是整个大系统的中心枢纽，为了保证其有足够高的可靠性，其关键设 备( 如l n a 、s s p a 、u c 、d c 、m o d e m 等) 都采用1 ：1 热备份的形式。主站的会议电视为 了将来系统的扩容可以考虑具有m c u 的主席控制功能。 但是在本文中对中心站的设备作简要的介绍，重点是对车载站的设计。 3 1 1 天馈分系统 中心站系统天线采用4 5 m 的k u 波段环焦天线。环焦天线在国外通常叫抛物线焦 轴偏移轴对称双镜天线。鉴于这种天线的焦点轨迹是一圆环，故取名叫环焦天线。环 焦天线在地球站天线中有其独特的地位，特别是在中小型卫星通信地球站天线中，这 种天线可以克服作为初级馈源的波纹喇叭所引起的遮挡大于副镜造成的次级遮挡的 缺点 环焦天线有两种，一类是副镜形状为椭球形的另一类是其副镜的形状是双衄面 的。本系统所采用的4 5 米环焦天线属于第一类，即副镜形状是椭球形的 天线电性能指标见表3 1 表3 14 5 米环焦双反射面天线电性能表 接收发射 电气指标 频率 1 0 9 5 一1 2 7 5 g h z 1 “1 4 5g h z 增益 5 3 d b i5 4 5d b i 驻波 1 2 5 ：1 - 3 d b0 3 7 0 3 1 4 波束宽度 - 1 3 d b0 7 5 00 6 3 0 两端口馈源1 0 。 6 0 天线噪声温度 两端口馈源2 0 0 5 0 两端口馈源4 0 。 4 4 功率容量i k w p o r t 接口形式 w l l - 7 5 馈源插损 0 2 5 d b 收发隔离丁x 一默 8 5 d b i j 翱员十学位论文 一种实用的k u 波段车载应急卫星通信系统 交叉极化隔离 3 5 d b ( 轴向) 副瓣包络 满足c c i l l 5 8 0 - 4 机械性能 方位范围 6 5 0 俏仰 d a 9 0 0 表面精度 0 5 m 3 1 2 高功放( s s p a ) 高功放选用室外型s s p a 。该功放是h1 的备份形式。 其主要性能参数： 一输出功率：i o o w 。 一远程控制接口：r s - 2 3 2 4 2 2 4 8 5 。 一增益调节：o 至2 0 d b ，步长0 i d b 。 频率范围：1 4 o - 1 4 5 g h z 一增益；5 6d b 。 一增益平稳度： _ 增益稳定度： 一电压驻波比： ( 整个频带) i o d b ： ( 每4 0 m h z ) 0 3 d b 。 i 1 5d b 输入1 2 0 ：1 ； 输出l2 0 ：1 。 电压：1 8 0 吨7 0v 频率：4 7 6 3h z 功率：9 5 睢1 0 5 傩。 冷却系统：强制性风冷。 3 1 3 低噪声场放( 心a ) 低噪声场放选用室外型l n a 。该场放是hl 的备份形式。l ：1 备份l n a 系统是个 l n a 在线，另外一个l n a 热备份。该系统提供了一个远程控制单元，通过遥控接口进 行参数设置。 其主要性能参数： 频率范围：1 0 7 0 - 1 2 7 5 g h z 。 增益：6 0 - 6 3 d b 。 - 增益平稳度：0 5 d b ( 整个波段)，0 2 d b ( 每4 0 岫z ) 分系统设备介绍工程硕士学位论文 v s w r ：1 2 - 1 2 5 ( 输入) ； 1 2 1 2 5 ( 输出) 一输出功率( 1 d b 压缩点) ：+ 1 0 + 1 3 d b m ( 标准l n a ) 。 三阶输出交调：+ 2 0 + 2 3 d b m ( 标准l n a ) 。 a l l p m 转换：o 0 5 。d 8 。 群延迟：线性0 0 2 n s l 存i z ： 抛物线0 0 0 2 n s h h z 2 ： 波纹0 2 n s 矿p 。 3 1 4 上变频器( u c ) 、下变频器( d c ) 上变频器是高增益、低相位噪声、可远程控制的k u 波段频率交换器。 其主要性能参数： _ 输入频率：5 0 - - 9 0 或1 0 0 - 1 8 0 h l - l z 输出频率：1 4 0 0 一1 4 5 0 g h z ，步长：1 2 5 k h z 。 一稳定度( 时间) ：i * 1 0 天。 - 稳定度( 温度) ：士i * 1 0 1 ( 0 - 5 0 。) _ 输入电平：典型为一3 5 d b 。 输出电平：+ l o d b m ( 1d b 压缩点) 增益：3 5 d b 2 d b 。 一增益调节：0 - 2 5( 0 2 5 d b 步) - 增益稳定性：0 2 5 d 8 天，波动：0 2 5 d b 。 _ 交调：- 3 8 d b c ( 0d b m 输出) 一心至蹦：0 1 。d b ( 一5 d b m 输出) 一噪声系数：1 3 d b 最大( o d b 衰减) 。 一相位噪声 限制 典型 l o o h z一7 2d b c h z- 7 9d b c h z 1 k h z- 7 9d b c h z- 8 2d b c h z 1 0 1 9 1 z- 8 9d b c h z- 9 2d b c h z i o o k h z- 9 8d b c h z- 1 0 1d b c h z i h h z- i1 0d b c ，h z- i1 4d b c h z 下变频器是是高增益、低相位噪声、可远程控制的k u 波段频率变换器 其主要性能参数： 输入频率：1 0 9 5 - 1 2 7 5 g h z ，步长：1 2 5 k h z 。 输出频率：5 2 - 8 8 或1 0 4 1 7 6 h h z 。 - 稳定度( 时间) ：i * 1 0 天 1 8 工程硕士学位论文 一种实用的k u 波段车载应急卫星通信系统 一稳定度( 温度) ：1 1 旷( 0 - 5 0 。) 输入电平：一4 5 d b m 。 _ 输出电平：+ 2 0 d b m ( 1 d b 压缩点) 。 - 噪声系数：l l d b 最大( 0 d b 衰减) 。 一载波寄生：- 6 5 d b c ( 0d b m 输出) 。 增益：4 5 d b 2 d b 。 _ 增益调节：o 一2 5( o 2 5 d b 步) 一增益稳定性：o 2 5 d b 天，波动：_ q - o 2 5 d b 。 _ 相位噪声限制 典型 l o o h z 7 2d b e h z - 7 9d b c h z 1 k u z 一7 9d b c h z- 8 2d b c h z 1 0 k h z- 8 9d b c h z - 9 2d b c h z i o o k h z- 9 8d b c h z - 1 0 1d b c h z 1 删z 一1 1 0d b c h z- 1 1 4d b c h z 。 3 1 5 调制解调器( 籼蹦) 及开关 调制解调器选用美国进口的m o d e m 和1 ：n 开关。该调制解调器是为2 1 世纪服务而 设计的新一代卫星调制解调器。 特性： 速率：2 4 k b i t s 5l i b i t s - 完全可达到的系统拓扑结构 i d r 、i b s 、d & i ( d r o p i n s e r t ) - 自动上接功率控制( a u p c ) 异步频道单元 一r e e d - s o l o m o n 快速采集 - 嵌入式自检 f l e xm u x 增强特性： 基本增强单元包括： - 由单一速率变为不同速率 - 扩展数据率从5 1 2 k b i t s 至5 m b i t s r e e d - s o l o m o n 串联码 一维特比和连续编码 8 p s k 1 9 分系统设备介绍工程硕士学位论文 一i d r i b s d & i a u p c a s y n c 内嵌式自检： 内嵌式自检特性使得该调制解调器可以完成b e r 的测量而无须价格昂贵的噪声 发生器和b e r 测试设备。内嵌式自检测试： 提供完全功能m o d e m 的噪声测试 一显示通过或失败的结果 建立m o d 叫 不再需要b e r 测试设备 其主要性能参数： _ 输出频率范围：5 1 8 0 删z ( 1 h z 步长) 。 _ 数字接口( 标准) ：e i a - 2 3 2 。e i a - 4 2 2 ，v 3 5 ( 2 5 一针d ) - 数字数据率：2 4 k b i t s 5 m b i t s ( 1 b i t s 步长) ： 6 4 k b i t s - s m b i t s ( 8 p s k ) 符号率：4 8 k b i t s - 2 5 m b i t s 。 调制解调：b p s kl 2r a t e ： q p s k1 2 ，3 4 ，7 8r a t e s ： 8 p s k2 3r a t e 一准同步缓冲器： 2 9 9 m s ( 2 m s 步长) 。 前向错误纠正：维特比，k = 7 ，l 2 ，3 4 ，7 s r a t e s ； 连续1 2 ，3 4 ，7 s r a t e s l r e e d - s o l o m o n 数据不规则：l e s s 一3 0 8“3 5 ) ，i e s s 3 0 9 ，或没有。 _ 外部参考输入：l ，5 ，l o ，2 0 e l z 。 调制技术指标 输出功率：一5 至- 3 0 d b m ，调整范围( 0 1 d b 步长) 输出失真： - 5 5 d b c ，0 至5 0 0 m h z ( 4k h z 带宽) 输出频谱：符合i e s s 一3 0 8 3 0 9 功率频谱要求 数据时钟源：内部或外部 内部稳定性：1 1 酽 一解调技术指标 输入功率：一3 0 - - - 5 5 d b m 最大合成；一5 d b m 或+ 4 0 d b e 载波采集范围：3 5 l ( h z ( 1 0 0 h z 5 l ( i z ) 扫描重采集：0 - - , 9 9 9 秒，( 1 秒步长) 2 0 工程硕士学位论文一种实用的k u 波段车载应急卫星通信系统 采集时间：6 4 k ， 1 秒， 1 2 r a t e 缓冲器时钟：内部，外部，发射，接收 准同步缓冲器： 1 6 2 5 6 k b i t s 3 1 6 复接器 该复接器具有如下特点： _ 帧中继访问和交换 一模拟语音和传真支持 s n a 和数据支持 s d l c 和l l c 2 和变换 o s p f i p i p x 路由和桥 一数据和语音压缩 语音交换和p v c 捆绑 a c tv i e wt ) 2 0 0 0s n i l p 网络管理 该复接器强大的集成了语音、传真，l a n 、s n a 和在公共私人帧中继网点传统多 点协议f r a d 。 该复接器和它的2 路语音传真扩展模块给这个系列增加了高水平的调制技术， 允许四路语音通道的支持。通过扩展给远程支线区域集成的语音和数据能力，提供了 最佳的价格性能比。 产品特性： 模拟语音，传真和调制解调延迟 该复接器提供了广泛的传真和调制解调集成和一个模拟电话接口的完整设置。它 支持大量语音压缩算法，例如d t m f ，咿。a c - 1 5 ，和脉冲拨号信号。所有的语音传真通 道都支持达1 4 4 k 的g - 传真和数据调制解调器。 一s n a 和传统数据压缩 该复接器支持相对于昂贵的租用线路，为了直接的节省，在帧中继上的s n a 仿真 另外，它能在多点协议环境下处理数据通信。一个完整的数据压缩方案优化网络带宽 完全的帧中继产品兼容 可与其他帧中继产品在帧中继网络上共同工作 o s p f i p i p x 路由和桥 该复接器提供以太网和令牌环路由模块在帧中继网络上用r f c - 1 4 9 0 设置局域网 连接。 - p v c 捆绑，语音交换和帧中继s v c 支持 该复接器集中了在一个简单的帧中继连接上，从多点f r a d 上最初来的帧中继通 信，减少了所需的帧中继连接的总数和p v c 。通信也可由运用单元延迟技术的中间的 2 1 分系统设备介绍 工程硕士学位论文 网络访问设备来交换，更加减少p v c 的数量。用这些存在的p v c ，语音呼叫可以被交 换到任何远程位置，和一有需要就建立帧中继s v c 一样。结果是终端用户的访问成本 可以更低 系统 系统管理： 菜单驱动命令端口( v t 一1 0 0 ) 远程t e l n e t 访问 f t p 上传，下载软件和配置 由h po p e n v i e w a c t v i e w2 0 0 0 的s n i p 管理 扩展槽数：2 总线 总线个数；卜4 协议：帧中继，r f c - 1 4 9 0 本地管理1 f ：l m i ，a n s it 1 6 1 7 7 a n n e xd ，i t u tq 9 3 3 a n n e xa ，c l l m 速率：9 6 k b p s 至2 0 4 8 k b p s 接口：r s 2 3 2 c ，x 2 1 v 1 1 ，r s 一5 3 0 ，r s 一4 4 9 r s - 4 2 2 ，