中星16号 叩开通信卫星高通量时代大门

<正>4月12日19点04分,国内首颗Ka频段点波束卫星中星16号在西昌卫星发射中心由长征三号乙火箭成功发射。中星16号卫星(又名实践13号)是我国首颗高通量通信卫星,首次应用Ka频段多波束宽带通信系统。在完成试验验证以后,卫星将纳入"中星"系列,命名为"中星16号"。"高通量卫星"的特征中星16号卫星是首颗高通量通信卫星,通信总容量超过20吉比特/秒,超过中国此前研制的通信卫星容量总和。中星16号卫星的成功发射是建设航天强国的又一重要标志性成就,使中国卫星通信能力实现重大跨越,     

太阳辐射对环火段通信链路的影响分析及参数设计

深空探测的上合阶段(superior solar conjunction,SSC),太阳强辐射成为影响地面站接收噪声温度计算分析的关键性因素之一。针对太阳辐射引起的高传输误码率甚至通信中断问题,以火星探测为例,提出一种定量化计算环火段太阳 地面站 探测器夹角∠SEP的方法,结合角度关系分析了环火段SSC阶段太阳对链路产生影响的原因,重点分析了地面站接收太阳噪声温度与空间链路、空口参数以及天线波束特性之间的关系。研究及仿真试验表明,当天线口径一定时,地面站的接收噪温峰值Tsmax和太阳对地面站的影响时长ti均与通信频率成反比; 在通信频率一定时,Tsmax与天线口径成正比,t_i与天线口径成反比;当天线口径固定为34m时,S频段下的Tsmax高达12830K,是Ka频段下的1.8倍,S频段的ti比Ka频段下的ti表现在∠SEP上延长近0.5°。当通信频率固定为S频段时,70m口径天线与18m口径天线相比,Tsmax高出1920K,但是ti表现在∠SEP上缩短约0.53°。结合太阳辐射对通信链路的影响分析,给出了不同∠SEP下的链路参数设计建议,为火星探测链路中的参数设置提供参考。     

宽带卫星通信系统发展现状与展望

随着全球信息高速公路因特网的飞速发展和普及,以及交互式多媒体业务的迅速增加,各行各业对宽带的需求越来越紧迫。宽带卫星通信将以其灵活、大范围的覆盖能力,成为无地面网络覆盖地区宽带接入的最佳解决方案。宽带通信卫星正引领着卫星通信的重大变革。Ku等商用频段能够提供的总容量已经无法满足与日俱增的用户带宽需求。Ka频段新型卫星宽带通信系统由于其较宽的可用频段、远端设备小巧、点波束增益高、安     

Ka频段宽带卫星面临暴雨衰减难题

Ｋａ频段宽带卫星面临暴雨衰减难题□□为构筑空间信息高速公路,开展高速率、宽带交互通信业务,目前世界上正在兴起发展高频段宽带卫星通信系统热潮。典型的地球静止轨道星座有：美国休斯空间通信公司的“太空之路”（Ｓｐａｃｅｗａｙ）,洛马公司的“宇宙链路”（Ａｓ...     

DMT－1动态调制测试系统的研制

该测试系统是配合半主动寻的制导系统的测试设备。主要用于测量载波随时间变化的调频信号的调制频率、载波频率、最大频偏量和调制信号经调制器后产生的相移等参数，还可对两微波信号混频后的频率进行测量。该系统采用了脉冲计数式鉴频器方案，具有线性鉴频范围大，便于集成化等优点，并解决了小频偏测量和调制器引起调制信号相移的测量。电路设计中采用了高性能低通滤波器设计、高稳定度低织波稳压电源设计、ＰＬＤ器件和良好的屏蔽等多种措施；在数据处理中采用了多点平滑、分频段定标、计算公式细化等多种技术，使测试准确度达到或超过技术要求的指标。该系统具有电路设计合理、测试及数据处理速度快、使用操作简便、自检定标方便、测试准确度高、工作稳定可靠等特点。     

欧洲"Ka频段卫星"升空

2010年12月27日,欧洲通信卫星公司的“Ka频段卫星”（Ka—SAT）由俄罗斯质子-M运载火箭从拜科努尔发射场成功发射,Ka—SAT是一颗全部携带Ka频段转发器的直播卫星,由欧洲阿斯特留姆公司建造,该卫星发射质量为6150kg,具有82个点波束,覆盖欧洲和地中海盆地,通信总容量超过70Gbit／s。它可为10077个家庭用户提供宽带业务,是迄今为止全球设计最先进的多点波束卫星．卫星下行链路数据率达到10Mbit／s,上行链路为1Mbit／s,该卫星天线系统由加拿大MDA公司提供,合同价值为460万美元．     

为什么要使用 Ku 频段

直到最近,大多数美国制造的通信卫星都在无线电频谱的 C 频段范围内工作,以6GHz 频率接收,以4GHz 频率发射。C 频段的频率与为公共事业和私人电话通信设备服务的地面微波站所使用的频率是相同的。因为 C 频段卫星与地面通信网共用工作频率,卫星发出的信号会干扰地面微波网,所以,卫星给其他地球站传输信号的功率就受到限     

中国航天

<正>通信技术试验卫星一号发射成功9月12日23时42分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功将通信技术试验卫星一号送入太空。此次发射的卫星是我国通信技术试验系列卫星的首颗星,主要用于开展Ka频段宽带通信技术试验。这是长征系列运载火箭的第208次飞行。卫星通信使用到的频段涵盖L、S、C、Ku、Ka等频段。目前地球赤道上空有限的地球同步卫星轨位几乎已被各国占满,C和Ku频段的卫星轨位十分紧张,这两个频段内的频率也被大量使用,且C和Ku频段的频率工作范围相对有限,而Ka频段的频率工作范围     

火星信道衰落特性对通信链路预算的影响

对火星星体段的信道衰落特性进行研究.通过对近火段自然环境因素的分析,提取影响火星通信性能的因素,重点分析火星的大气、云雾、沙尘对通信信道的衰落作用机理;并以NASA实际火星探测任务为例,针对以上衰落因素对UHF,S,X和Ka频段下的通信链路影响情况进行仿真;结合实际探测数据对地球通信链路预算模型进行修正,提出一种适用于火星通信链路预算的模型;明确火星大气衰落、云雾衰落、沙尘衰落的取值范围.研究结果可作为火星及其他深空探测任务的通信系统设计与链路复核复算的参考.      

基于修正瑞利分布的S/Ka双频天线捕获概率分析

为了满足星地链路间海量数据的传输需求，数据传输频段已由传统的X频段扩展到Ka频段。Ka频段卫星目标具有窄波束、高动态等特性，对地面接收系统的捕获跟踪性能提出了更高要求。针对Ka频段的不同工作模式，对捕获过程中天线跟踪精度、电轴一致性及搜索捕获范围等影响因素进行了分析，提出了一种近似为修正瑞利分布的捕获概率模型。仿真分析了不同影响因素对目标捕获的敏感性，总结了Ka频段捕获概率的性质。最后对某设备实际跟踪情况进行了验证分析，为有效提高Ka频段捕获跟踪能力提供了分析依据。     

量子科学实验卫星射频信道物理层设计

量子科学卫星有效载荷激光链路需要有一条上下行射频高速通信链路作为激光链路的量子秘钥分发途径.构建了量子科学卫星上下行射频链路的物理层硬件和算法,该链路采用符合CCSDS频谱规范的SRRC-OQPSK作为上行调制类型,上行速率达到1.024Mbit·s-1,下行采用SRRC-OQPSK和GMSK调制,速率达到4Mbit·s-1.经过与多个地面站的对接试验测试,结果表明数传通信机的载波捕获灵敏度优于-100dBm,数据解调灵敏度优于-98dBm,AGC（自动增益控制）能力大于43dB,在-96dBm接收信号电平条件下的实际传输误码率优于1×10-9.在轨试验验证证明,射频信道物理层设计方案满足量子科学实验任务要求.      

月地高速激光通信系统链路特性分析

根据地球、月球、探月卫星的三体运动,针对月地激光链路的建立与保持,分析了地球与月球对链路的遮挡问题,对链路模式进行分析。仿真结果表明:使用3颗月球极轨(Moon Polar Orbit,MPO)卫星来进行通信时,链路中断的次数将大大减少,但是在某些时间段上,仍然受到月球的遮挡而迫使通信链路频繁中断。使用4颗MPO卫星来进行通信时,链路将不再受到月球的阻挡,而仅受到地球的遮挡。同理,增加地球同步轨道卫星的数目可避免地球的遮挡。仿真结果表明,采用2颗地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星建立链路,链路将不会受到地球的遮挡,建立深空科学研究的信息中继中心,采用激光通信技术,实现月地高速激光信息传输,为我国深空探测技术的发展提供支撑。     

深空通信中利用GEO卫星的双跳下行链路特性研究

利用现有的地球静止轨道(GEO)卫星资源,构建深空通信中深空探测器到GEO卫星、再到地面站的双跳链路系统。在自由空间链路段载波宜采用较高频率以获得链路增益;在GEO卫星到地面站链路段宜采用10GHz左右的卫星通信窗口以规避大气的相关影响。与传统一跳链路相比,双跳链路系统可以获得更大的信噪比和信道容量,以及更小的误码率。采用现有的GEO地面天线完全能够满足深空通信的要求,提高了系统的可靠性。     

静止轨道卫星通信链路的预算与分析

星地链路计算作为卫星通信的重要技术，是卫星通信系统设计的基础和理论依据，直接决定了卫星通信系统的链路通信质量。由于影响卫星链路的因素很多，设计中存在一处不合理即使得整条星地链路不可用，造成巨大的损失。而且在实际设计中无法做到最理想的链路状态，往往需要在某方面有所取舍，这也是链路计算中的一大难点。基于目前国际通用的链路计算方法，将星地链路上下行拆分，独立计算，综合分析，再结合实际工程经验，分析和计算实际工程案例，针对不同的链路配置给出相应合理的设计方法，可作为静止轨道通信卫星星地链路计算分析的参考。     

基于双驱调制的高速光电探测器频响自校准表征

针对当前高速光电探测器频率响应测试的问题,提出了基于双驱调制的高速光电探测器频响自校准表征方法。该方法通过设置双驱调制频率为近似相等关系克服了电-光响应器件不平坦响应的额外校准,实现了光电探测器频率响应的自校准表征。同时,通过采用双驱调制频率的和频与差频拍频边带的相对功率来获得光电探测器的频率响应,摆脱了双驱马赫-曾德尔调制器偏置漂移的影响并扩展了两倍以上的测试带宽。相比于全光激励法,提高了测量精度与动态范围;与传统电光激励法相比,克服了强度调制器偏置漂移的影响和额外校准的难题;优于先前的双音调制法,简化了测试系统和降低了测量成本。光电探测器频率响应的实验测量结果与强度噪声法测量结果以及与该光电探测器出厂数据的一致性验证了该方法的正确性。     

微波直通式转发器

本文介绍中国国内通信广播卫星的微波直通式转发器方案、技术指标要求和实测结果。对于它的主要分部件也作了简单介绍。     

星载L波段宽带低噪声放大器芯片设计

基于0.25μm 砷化镓赝品高电子迁移率晶体管（GaAs pHEMT）工艺，设计了一款应用于星载微波接收机的L波段单片微波集成电路（MMIC）低噪声放大器（LNA）。该低噪声放大器采用电流复用拓扑结构，降低了芯片的工作电流，节省了宝贵的卫星能量资源；通过两级负反馈方式优化了器件的稳定性和增益平坦度，提高了卫星通信质量；恒流源的偏置结构使得工作电流随工艺波动较小，芯片维持在稳定的工作状态下。测试结果表明：该放大器工作电流为35mA，在频率范围0.9~1.8GHz内，增益大于33dB，噪声系数小于0.6dB，增益平坦度小于0.5dB；芯片尺寸为2.0mm×1.3mm，满足航天产品的高性能小型化应用需求。     

多终端在星上多频时分多址系统中的分配

由于卫星资源有限并且昂贵,多频时分多址(MF-TDMA)接入方式被广泛应用于现代宽带通信系统的上行链路设计中。时隙分配算法的有效性是高效利用MF-TDMA系统资源的保证。针对卫星系统的特性,提出了一种基于函数权值的卫星时隙的分配算法,通过最优化权值的方法,有效地提高了资源利用率。通过仿真分析了不同业务的时延性能和信道利用率,并且与几种典型的分配算法进行了比较。仿真结果表明,文中的分配算法能够有效地提高信道利用率,在终端数量较多时,优势更为明显。文中提出的新算法简单,计算时间短,能够有效地在卫星网络中实现。     

Carrier-Doppler-based real-time two way satellite frequency transfer and its application in BeiDou system

Two-way satellite time and frequency transfer (TWSTFT) method is valuable for precise time and frequency transfer. The frequency could be directly transferred by utilizing two-way carrier Doppler measurement. This method requires each station observing both its own and associated station’s transponder signals transferred by satellite. In BeiDou system (BDS), the reference station and the field station construct a two-way link via a GEO satellite, and the field station sends pseudorange and carrier phase information to the reference station by transmission signal, in order to achieve real time TWSTFT. This paper analyzes the theory of carrier Doppler based TWSTFT (called CD-TWSTFT), and validates it by using on line data of BDS. The results demonstrated that the performance of CD TWSTFT is much better than code based TWSTFT in short-term frequency transfer and almost same at long-term frequency transfer.     

量子导航定位系统中的捕获和粗跟踪技术

量子导航定位系统需要借助于空间量子卫星信息通信系统来进行信号的捕获、跟踪和对准(acquisition,tracking and pointing,ATP).ATP系统是空间量子卫星信息通信的重要组成部分,涉及到量子通信链路的建立以及中断通信链路的恢复;粗跟踪和精跟踪的相互配合,可以确保通信双方处于通信状态,达到期望的信号跟踪性能.本文详细阐述用于量子导航定位系统的空间量子卫星通信的捕获阶段和粗跟踪的相关技术,重点分析捕获阶段中的初始指向技术、扫描技术、捕获阶段的精度及其性能,以及粗跟踪阶段的精度及其性能指标等关键技术.