盧育鳳

國(guó)家廣播電視總局五五二臺(tái) 福建省 福州市 350007

1 衛(wèi)星信標(biāo)的計(jì)算

信標(biāo)接收機(jī)是衛(wèi)星通信地球站中用于天線跟蹤衛(wèi)星的設(shè)備，五十四研究所自主研制的一系列信標(biāo)接收機(jī)具有L/C/Ku各頻段的信標(biāo)接收能力，能夠完成衛(wèi)星的信標(biāo)信號(hào)鎖定、鑒相，并將其轉(zhuǎn)換成與功率成正比的直流信號(hào)送給伺服控制系統(tǒng)，確保天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星工作，獲得最佳天線增益。其中，步進(jìn)信標(biāo)接收機(jī)廣泛應(yīng)用于固定衛(wèi)星通訊地球站和車(chē)載靜中通系統(tǒng)中；單脈沖跟蹤接收機(jī)廣泛應(yīng)用在車(chē)載動(dòng)中通、船載和機(jī)載衛(wèi)星通信系統(tǒng)中。

衛(wèi)星信標(biāo)是怎么算的呢。如果以亞太2R 為例，用Ku 波段的轉(zhuǎn)發(fā)器，本振是11300（C 波段轉(zhuǎn)發(fā)器的本振是5150）。衛(wèi)星的信標(biāo)信號(hào)是由衛(wèi)星上發(fā)射的一個(gè)頻率和幅度都固定的信號(hào)，主要用于衛(wèi)星上行地球站的天線對(duì)星和自動(dòng)跟蹤，對(duì)普通接收用戶而言意義不大。一般每顆通訊衛(wèi)星均帶有C（Ku）波段信標(biāo)信號(hào)。亞太2R 水平極化信標(biāo)為12749MHz，垂直為12251MHz， 如 本 振 為11300MHz，接收下來(lái)的信標(biāo)頻率水平為12749-11300=1449MHz，垂直為12251-11300=951MHz。

2 衛(wèi)星信標(biāo)的主要用途

2.1 向地面測(cè)控系統(tǒng)提供衛(wèi)星遙測(cè)信息

每顆通信衛(wèi)星均攜帶有C/Ku波段的信標(biāo)，衛(wèi)星各分系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)傳送到星上信標(biāo)發(fā)射機(jī)，經(jīng)過(guò)相位調(diào)制后變?yōu)閿y帶遙測(cè)信息的中頻調(diào)制波，隨后進(jìn)行上變頻，并由星上的全向或定向天線發(fā)射出去，最終信標(biāo)信號(hào)被地面測(cè)控系統(tǒng)接收。帶遙測(cè)信息的信標(biāo)的調(diào)制帶寬約在200kHz左右，亞洲衛(wèi)星公司的信標(biāo)經(jīng)遙測(cè)信息調(diào)制，其帶寬最高可達(dá)300MHz，而未帶遙測(cè)信息的信標(biāo)（常見(jiàn)于Ku 波段信標(biāo)）則是未調(diào)制單載波。

2.2 轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星測(cè)距音信號(hào)

衛(wèi)星接收地面測(cè)控系統(tǒng)發(fā)射的測(cè)距音信號(hào)經(jīng)過(guò)指令接收機(jī)的處理后，測(cè)距音信號(hào)通過(guò)信標(biāo)發(fā)射機(jī)發(fā)送回地面，被地面測(cè)控系統(tǒng)接收，以進(jìn)行衛(wèi)星軌道確定。從這個(gè)功能上說(shuō)，衛(wèi)星信標(biāo)的重要程度一點(diǎn)都不比星上轉(zhuǎn)發(fā)器低。如果信標(biāo)發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障，就有可能導(dǎo)致整顆衛(wèi)星的丟失。因此一般的通信衛(wèi)星都是在C 波段配置兩個(gè)信標(biāo)發(fā)射機(jī)，互為備份。

2.3 為地面通信系統(tǒng)服務(wù)

信標(biāo)可以用于地面天線對(duì)星和自動(dòng)跟蹤，以及Ku 波段地面系統(tǒng)的自動(dòng)上行功率控制。衛(wèi)星信標(biāo)最重要的功能之一就是能夠像夜間為船舶指引方向的燈塔一樣，引導(dǎo)地面站精確指向衛(wèi)星。值得注意的是，在實(shí)際工作中有些衛(wèi)星信標(biāo)的頻率相差不大且位置又相對(duì)接近，加之地面站的低噪放一般都或多或少地存在頻偏。因此，僅僅依靠鑒別信標(biāo)頻率是否一致很難判別是否對(duì)錯(cuò)了衛(wèi)星。我們知道傳統(tǒng)的通信衛(wèi)星不論是C波段還是Ku波段，基本上都配置兩個(gè)以上的信標(biāo)。所以筆者認(rèn)為，只有通過(guò)對(duì)同一衛(wèi)星上的多個(gè)信標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)量才能更準(zhǔn)確的加以分辨，減少對(duì)錯(cuò)衛(wèi)星的幾率。

目前中國(guó)上空可以看到的衛(wèi)星，其C 波段信標(biāo)多為兩個(gè)信標(biāo)在同一個(gè)極化。而Ku 波段的信標(biāo)則分別位于不同的極化，一個(gè)極化至少一個(gè)。鑒此，使用C 波段信標(biāo)對(duì)衛(wèi)星時(shí)可以比較兩個(gè)同極化信標(biāo)的頻率差，以此作為區(qū)分衛(wèi)星的依據(jù)（由于接收系統(tǒng)的頻偏同時(shí)作用于兩個(gè)信標(biāo)頻率，因此其頻率差值應(yīng)相對(duì)準(zhǔn)確）。而Ku 波段對(duì)星時(shí)，除了對(duì)正極化信標(biāo)進(jìn)行辨別外，還應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)雙工器鑒別反極化信標(biāo)的頻率是否相符。應(yīng)結(jié)合兩個(gè)信標(biāo)的頻率情況綜合判斷為宜。

3 衛(wèi)星信標(biāo)應(yīng)用

3.1 熱備份低噪聲放大器的增益

在配置伺服系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮到熱備份低噪聲放大器的增益問(wèn)題。如果不同低噪聲放大器的增益存在很大的差別，那么當(dāng)其被人為或者自動(dòng)切換后，信標(biāo)功率會(huì)出現(xiàn)明顯的跳變，從而導(dǎo)致伺服系統(tǒng)判斷錯(cuò)誤。

3.2 信標(biāo)功率的穩(wěn)定度

衛(wèi)星信標(biāo)的功率與地面設(shè)備無(wú)關(guān)，其功率穩(wěn)定度相對(duì)較高，大致變化范圍在1dB 以?xún)?nèi)。但如果我們通過(guò)地面站對(duì)衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，會(huì)發(fā)現(xiàn)即使在天氣變化不大的情況下，其信標(biāo)功率的波動(dòng)也會(huì)在2-3dB。主要是衛(wèi)星地面站低噪聲放大器增益會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化而變化，從而導(dǎo)致了監(jiān)測(cè)信標(biāo)功率讀數(shù)的變化。

3.3 信標(biāo)頻率的穩(wěn)定度

我們知道衛(wèi)星的信標(biāo)是由星上信標(biāo)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的，通過(guò)衛(wèi)星通信天線發(fā)射到地面。由于衛(wèi)星信標(biāo)與地面設(shè)施無(wú)關(guān)，一旦衛(wèi)星發(fā)射升空，其信標(biāo)的頻率無(wú)法改變，且頻率穩(wěn)定度相對(duì)較高。

3.4 作為大口徑天線自動(dòng)跟蹤衛(wèi)星的參考源

在理想的條件下，同步衛(wèi)星相對(duì)于地面的位置是固定不變的，但實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的衛(wèi)星軌道存在漂移，衛(wèi)星地面站必須要使用跟蹤系統(tǒng)，根據(jù)安裝位置不同，地球站分為固定站、車(chē)載站、船載站、機(jī)載站，衛(wèi)星信標(biāo)作為大口徑天線伺服系統(tǒng)的信號(hào)源，該系統(tǒng)會(huì)根據(jù)信標(biāo)的變化，自動(dòng)調(diào)整天線的方位、俯仰角，保持地面天線精確指向衛(wèi)星。衛(wèi)星上行站的天線伺服控制設(shè)備一般采用 VertexRXI 公司 7200 天線控制器，操作方便靈活，工作穩(wěn)定可靠，輔以Model 253 型信標(biāo)跟蹤接收機(jī)，驅(qū)動(dòng)單元采用中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所最先進(jìn)的設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)很高的跟蹤精度。