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(yùn)轉(zhuǎn)情況不穩(wěn)定。基于此，詳細(xì)描述了KU波段衛(wèi)星在實(shí)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(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)有一個(gè)淺層的認(rèn)識(shí)。

1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展史

用衛(wèi)星用實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)化傳輸，在以前是一個(gè)不切實(shí)際的想法，直到一位英國空軍雷達(dá)軍官提出了這個(gè)想法，并在月球進(jìn)行了一次信息傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)；但是，由于實(shí)驗(yàn)中的影響因素太多，比如信號(hào)波不夠強(qiáng)、時(shí)間過長(zhǎng)等，實(shí)驗(yàn)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(diǎn)軌道實(shí)驗(yàn)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(shí)力較強(qiáng)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(gè)進(jìn)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(shí)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(hào)中轉(zhuǎn)站，在不同的地球站之間實(shí)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(hào)的站點(diǎn)。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(gè)中繼站，將接收的信息通過無線電波發(fā)射到另一個(gè)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?。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(dá)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(qiáng)抗干擾能力，大大增強(qiáng)同階級(jí)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(tái)，采用了全網(wǎng)拓?fù)浣Y(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(jìn)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(jī)箱和數(shù)據(jù)線路復(fù)用機(jī)箱一臺(tái)，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(shí)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(bào)的信號(hào)

3.1 對(duì)板卡的設(shè)置要求

在進(jìn)行KU衛(wèi)星傳輸時(shí)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(biāo)準(zhǔn)的速率。網(wǎng)控中心需要對(duì)信道進(jìn)行配置，信令配置的方式需要選擇帶內(nèi)信令。

3.2 信號(hào)傳輸過程

轉(zhuǎn)報(bào)機(jī)在進(jìn)行異步信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)后，需要通過連接線纜進(jìn)入DLM機(jī)箱對(duì)應(yīng)小板卡。因?yàn)镵U衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)是同步信號(hào)，所以需要在線纜處接入同步的轉(zhuǎn)換器，確保進(jìn)入的信號(hào)能夠被識(shí)別，將異步信號(hào)轉(zhuǎn)化為同步信號(hào)。利用KU機(jī)箱和DLM機(jī)箱之間的連接線纜進(jìn)入到KU機(jī)箱的基帶處理器中，對(duì)所到的信號(hào)進(jìn)行接收復(fù)制、編碼處理，通過中頻發(fā)射電纜將信號(hào)發(fā)射到中頻調(diào)制器中進(jìn)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(jìn)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(hào)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(hào)，將之前地球站給的信息轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)地球站，完成一套指令，實(shí)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(duì)星的標(biāo)定

星標(biāo)本質(zhì)上是做好地球站和衛(wèi)星的位置對(duì)準(zhǔn)，通過頻譜儀觀察其在低噪聲放大器下的射頻等信息，進(jìn)而調(diào)整天線，確立好天線的角度，使其能夠?qū)?zhǔn)UK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(jìn)行規(guī)范化連接，并且做好系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控工作，將監(jiān)控線接入到電腦端進(jìn)行監(jiān)控，修改ODU參數(shù)，待各項(xiàng)更改內(nèi)容完成之后保存參數(shù)。然后，適當(dāng)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(cè)亞洲四號(hào)衛(wèi)星發(fā)射的信標(biāo)信號(hào)，使站點(diǎn)接收亞洲四號(hào)衛(wèi)星發(fā)出的信標(biāo)信號(hào)的載噪比符合相關(guān)要求，確保天線對(duì)星能夠做到最精準(zhǔn)。

4.2 極化的標(biāo)定

與亞洲的衛(wèi)星公司做好聯(lián)系，說明當(dāng)前的情況，確定單載波的發(fā)射頻點(diǎn)。此外，要和網(wǎng)控保持聯(lián)系，確定衛(wèi)星的單載波載波號(hào)和載波頻率。啟動(dòng)電腦端的監(jiān)控軟件，修改ODU參數(shù)。暫時(shí)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(dòng)監(jiān)控軟件時(shí)，需要將其中的選項(xiàng)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(dāng)調(diào)整發(fā)射頻率，將Gian選項(xiàng)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(gè)板卡或者機(jī)箱相互連接，通過超級(jí)終端或者新型的軟件進(jìn)行板卡監(jiān)控，最終開啟ODU發(fā)送功能，進(jìn)而完成單載波的發(fā)射。當(dāng)單載波發(fā)射成功后，轉(zhuǎn)動(dòng)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(rèn)，確認(rèn)站點(diǎn)極化隔離度達(dá)到要求之后再進(jìn)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(shí)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(shí)設(shè)置節(jié)點(diǎn)參數(shù)和載波頻率。接收功率標(biāo)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(yùn)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(jī)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(duì)KU波段衛(wèi)星系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了解，做好系統(tǒng)運(yùn)行的維護(hù)細(xì)節(jié)。KU波段衛(wèi)星具有信號(hào)傳輸穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。針對(duì)KU波段衛(wèi)星系統(tǒng)調(diào)整上線與信號(hào)傳輸過程的研究沒有終點(diǎn)。