Ka频段点波束天线指向精度对星地数传链路的影响分析

为满足低轨遥感卫星海量数据的高速下传需求,Ka频段双圆极化频率复用数传技术已被逐步应用,而其使用的机械式点波束数传天线对指向精度和极化隔离度有很高的指标要求。文章对Ka频段点波束天线的辐射增益和交叉极化隔离等特性进行了讨论,从工程应用的角度定量研究了交叉极化的产生及其对链路极化损耗、链路余量和链路可用率的影响,重点分析了Ka频段点波束天线在不同指向精度时对不同地面站极化复用数传链路的影响。Ka频段点波束天线指向精度优于1°时,只能满足北京地面站99.0%链路可用率的可靠数据传输,可以满足喀什地面站99.9%链路可用率的可靠数据传输。文章的分析结果可为低轨遥感卫星Ka频段点波束天线的设计与研制提供参考,尤其是可为Ka频段双极化复用数传链路的总体设计和卫星任务规划提供分析依据。     

低轨遥感卫星Ka频段自适应编码调制应用效能分析

分辨率的不断提高对低轨遥感卫星对地数据传输能力提升提出了迫切需求。当前低轨遥感卫星对地数据传输采用固定编码调制(CCM)和可变编码调制(VCM),未利用仰角增大时大气损耗减小带来的信道条件改善,对链路资源造成较大浪费。自适应编码调制(ACM)在VCM基础上,充分利用大气损耗的时变特性,可进一步提高链路的数据吞吐能力。为综合衡量数据传输性能,文章提出低轨遥感卫星传输效能因子指标,并对Ka频段降雨特性不同的喀什、北京、三亚地面站CCM,ACM,VCM的传输效能进行了对比分析。仿真结果表明:按链路可用度最大的原则设计时,ACM的传输能力明显优于VCM和CCM,显著提高了数传系统的综合传输效能。     

站点分集对低轨遥感卫星Ka频段星地数传链路的影响分析

采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,推导出考虑站点分集增益后的大气总体衰减计算公式,并据此定量仿真分析站点分集对低轨遥感卫星Ka频段星地数传链路可用情况的改善效果。为综合衡量星地系统的费效比,提出站点效能因子指标,并依据此指标对站点分集效能进行定量分析。分析结果表明:站点分集可改善Ka频段星地数传链路的可用情况,且对降雨量较大站点的改善效果更为明显,但仅针对单颗卫星而言,其费效比不具备优势。文章采用的分析方法和提出的站点效能因子指标,可推广到其他频段的星地数传链路分析中,为卫星的总体分析设计提供参考。     

频率偏置对Ka频段圆极化频率复用数传链路的影响

采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,仿真分析Ka频段双圆极化频率复用(简称"圆极化复用")链路可用情况随2个正交射频通道载波中心频率偏置量变化的关系,得出特定链路可用率下频率偏置量与临界接收仰角的定量关系。在此基础上,为了综合衡量频谱利用情况,提出有效频带利用率指标,并依据此指标对地面站的利用方案进行尝试性设计,以达到优化利用频谱资源的效果。研究结果表明:中心频率偏置量与有效频带利用率是对立统一体。增大中心频率偏置量,在特定链路可用率下可增长数传弧段,进而改善链路可用情况,但无法获取最大有效频带利用率。当载波中心频率偏置量为零时,通过选择合适的链路可用率可实现最大有效频带利用率。文章采用的分析方法和提出的有效频带利用率指标,可推广到其他频段的星地数传链路分析中,为Ka频段星地数传系统设计提供参考。     

Ka频段低轨遥感卫星数传接收链路设计

介绍一种用于Ka频段低轨遥感卫星数传接收链路设备的组成、主要功能及技术指标,对接收链路的接收动态范围、等效噪声温度、线性度指标进行分析。该数传接收链路实现了接收动态范围-92dBm～-24dBm,3dB带宽±760MHz,幅相变换≤0.32°/dB的技术指标,在最高码率2Gbps的Ka频段遥感卫星数据接收系统中得到成功应用。     

Ka频段双圆极化频率复用的星地数传链路分析

为进一步提高低轨遥感卫星数据的下传速率,文章采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,对Ka频段双圆极化频率复用(简称"极化复用")的雨衰和去极化效应进行了定量影响分析。分析结果表明:采用Ka频段同频极化复用具备可行性,通道传输速率达6Gbit/s,可有效解决海量数据的下传难题;但只有建立在干旱少雨的地面站(如喀什站),才能实现95%的链路可用率,而对降雨量中等的地面站(如北京站),则无法实现95%的链路可用率。     

Ka频段车载天线跟踪低轨卫星方式影响因素分析

针对Ka频段车载天线捕获、跟踪和接收低轨卫星高速数传数据中存在的捕获慢、跟踪和接收数据不稳定的问题,研究了其产生机理,并提出修正方法。对Ka频段卫星校相流程、校相值可用时长、以及与温度的关系进行了分析,提出了优化校相策略并进行应用。应用结果表明,捕获策略和跟踪方案能够实现快速捕获、稳定跟踪,并能保证数据可靠传输。     

环境减灾-1A卫星Ka频段通信分系统技术

环境减灾-1A卫星(又称多任务小卫星)是亚太多边空间合作的重要任务之一,Ka频段试验分系统(Ka Band Experimental Subsystem,简称KABES)项目作为环境减灾-1A卫星上的试验载荷对于推动亚太多边空间合作具有十分重要的意义.KABES是泰国负责的分系统,其主要任务是在环境减灾-1A卫星上使用Ka频段进行泰国境内地面站与卫星之间数据传输的试验.文章提出了KABES有效载荷的技术方案,阐述了主要关键技术,该分系统已完成星地对接,且在轨运行正常,成功交付用户.     

基于直方图修改的卫星遥感图像无损隐藏传输

针对星上低速率数据的传输问题,提出了一种基于直方图修改技术的卫星遥感图像无损隐藏传输方法。该方法通过对星上高速率遥感图像相邻像素差的直方图进行修改,将低速率数据嵌入到原始高速率遥感载体图像中,并利用卫星高速数传系统进行下传。地面接收端可以从载体图像中正确提取低速率数据,并无损恢复原始高速率遥感图像数据。该方法在不增加卫星数传系统复杂度和信息传输速率的前提下,提高了卫星数传系统的利用率,增强了数据传输的隐蔽性。实验结果表明,本文算法在保证良好的不可见性的情况下,获得了较高的纯载荷嵌入容量。与其它无损嵌入方法相比,在峰值信噪比和纯载荷嵌入容量方面都有很大的优势。     

S/X/Ka三频低轨遥感卫星数据接收系统的设计及实现

介绍了S/X/Ka三频低轨遥感卫星数据接收系统的组成、主要功能及技术性能，给出了该系统的关键技术及实现途径。据此设计并建成的S/X/Ka三频低轨遥感卫星数据接收系统已于2016年底在北极站投入运行。系统主要性能指标达到了国际先进水平，具有X/Ka频段双圆极化频率复用、高阶调制解调/高效编译码/VCM、本地和远程故障诊断、无人值守等功能。