航天通訊科技論文

　　通訊，指人與人之間通過某種行為或媒介進行的資訊交流與傳遞，下面小編給大家分享，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　篇一

　　3G通訊***對於航天測控頻段的影響及消除方法研究

　　摘 要：按照統一測控頻段規定，航天器測控頻段為S頻段，與3G通訊頻段相鄰，對衛星地面站接收訊號有干擾，嚴重的會導致S頻段不可用。其原因在於3G通訊訊號的頻段與衛星地面站S頻段間存在頻率距離過近甚至重疊的現象。這會導致衛星地面站S頻段的前端放大器出現飽和，致使衛星的對地訊號無法進入接收系統。

　　【關鍵詞】S頻段 3G通訊 電磁干擾 誤位元速率

　　1 研究的背景和意義

　　眾所周知，隨著資訊化程序的不斷推進，人們已經越來越不滿足於現有GSM/CDMA網路以窄帶方式提供的單一語音服務。而3G通訊系統具有提供更大的系統容量和更靈活的高速率、多速率資料傳輸的能力，除了語音和資料傳輸外，還能傳送高達2Mbit/s的高質量的活動影象，真正實現“任何人，在任何地點、任何時間與任何人”都能便利通訊這個目標。所以，3G在全球得到了快速的發展，一部分國家已經邁入了3G通訊時代，在該趨勢下，越來越多的3G通訊***將會被建立。但是，衛星地面站的S頻段接收工作頻率為2200～2300MHz，3G行動通訊的下行頻率2110～2170MHz，與S頻段接收頻率僅間隔30MHz。3G通訊訊號對衛星地面站S頻段訊號接收存在電磁頻段干擾。這就使得遙感衛星地面站附近的3G通訊***工作時對地面站接收衛星資料造成巨大的影響。情況嚴重時甚至會導致地面站的S頻段不可用，致使地面站無法對衛星的進行測控。如，我國三亞遙感衛星地面站受3G通訊***的影響，S頻段無法工作。如果由於3G***的設立而造成航天測控任務失敗，有可能造成巨大的經濟損失。從促進我國資訊化產業的發展的角度看，遙感衛星地面站和3G行動通訊都很重要，如何減少3G通訊***對於航天測控頻段的影響，使得二者能夠“和平共處、相互促進”就成為了一個急待解決的問題。

　　2 遙感衛星地面站

　　2.1 工作原理

　　遙感衛星地面站主要完成對在太陽同步軌道上執行的遙感衛星捕獲、跟蹤、實時接收、記錄下行的遙感資料及遙測資料，針對不同的遙感衛星載荷完成遙感資料的快視成像及顯示，通過指定的方式輸出、儲存遙感原始資料和遙測資料。

　　地面站裝置系統主要包括天伺饋分系統、跟蹤接收分系統、接收和處理分系統、資料記錄與快視分系統、監控與管理分系統、測試標校分系統、時頻分系統以及技術保障分系統等部分。地面站執行一次衛星過境接收任務前，首先由監控管理分系統根據衛星星曆資料計算並控制天線指向衛星出現的方位，並控制天線完成方位和俯仰預置或進行空域搜尋;當衛星進入地面站天線主波束範圍時，接收機捕獲訊號，然後天線的跟蹤伺服系統閉環，對衛星進行角度跟蹤。為得到較大的跟蹤捕獲範圍，系統可以先採用S波段跟蹤系統進行寬波束引導，並由S波跟蹤裝置的FFT對訊號進行快速頻率捕獲;然後天線的跟蹤伺服系統閉環，對衛星進行角度跟蹤。當S波段跟蹤系統已可靠的完成對衛星的捕獲跟蹤後，再由ACU切換到X波段跟蹤裝置，使天線對衛星精確跟蹤。同時，系統進入遙感資料接收狀態。

　　X波段和S波段跟蹤訊號變頻為70MHz中頻訊號，跟蹤接收機收到並鎖定下行訊號後，送出AGC電壓指示和角跟蹤誤差電壓給天線控制單元，使伺服迴路閉環，實現對天線驅動軸的控制，完成角跟蹤，並輸出測角資料。

　　衛星的兩路下行數傳訊號經天線進入饋源，再經場放和下變頻器，變成1200MHz中頻訊號進入中頻切換單元;該中頻訊號經中頻分配單元分別送給兩個解調器完成QPSK或BPSK解調，並輸出I、Q之路的資料流和時鐘訊號;這些訊號經基帶資料分配單元送給資料記錄及快視分系統，完成遙感資料的實時記錄及快視。

　　2.2 地面站選址及建築設計要點

　　***1***選址應遠離市區，避免高大障礙物遮擋和電波干擾。天線主波束的方向必須避開居民點，以防天線產生的高頻電波影響人體健康。站址地基條件要好。

　　***2***總體佈局一般由天線和中央控制室以及儀表測試室等組成主體建築。主體建築、輔助用房和生活用房均按功能分割槽佈置。如1973年建成的上海國際衛星通訊地面站，將主體建築佈置在場地後部中央地段，輔助用房和生活用房佈置在兩翼。

　　***3***天線基礎設計要求嚴格，地基要有足夠剛度。有不少地面站的天線基礎直接設在天然岩石地基上，以保證使用上的高精度要求。

　　***4***中央控制室需設空調，一般室溫要求冬季在20℃以上，夏季低於25℃;相對溼度不大於70%。中央控制室要作隔振和吸聲處理，以免空調系統影響通訊裝置。

　　***5***供電設計可靠性要求高，除具備兩路外線電源和一路備用電源外，還要有自動切換裝置或確保交流電不間斷的電源裝置。

　　3 模擬分析

　　為了分析3G訊號對於航天測控資料的影響，我們建立了基帶鏈路模擬分析平臺，對於天線同時接收到的航天測控資料和3G資料進行模擬分析，研究其對航天測控資料誤位元速率的影響。

　　通過該模擬分析，研究解調後的資料誤位元速率受3G訊號影響的程度，以確定進入天線口面的3G訊號強度的上限。使用Simulink作為模擬工具，開展研究工作。

　　3.1 3G訊號干擾模擬

　　按照圖1模擬模組進行模擬。

　　根據模擬我們得到表1中的資料結果。通過分析上述表1實驗結果我們得到：當Eb/N0 ≥7時，誤位元速率為恆定值0.008758。此時，前端低噪放不飽和，3G訊號對地面站接收訊號的干擾無影響，誤位元速率沒有發生變化。通過模擬分析，可以得知，落到帶內的3G訊號的諧波部分對於採用QPSK調製和RS編碼的航天測控資料誤位元速率影響影響甚微，可以認為，只要前端放大器不飽和，進入S頻段3G訊號對於航天測控資料誤位元速率無影響。因此，只要保證3G訊號強度不使前端低噪放飽和，就不會對地面站接收航天測控資料造成影響。

　　3.2 干擾計算

　　衛星地面站的S頻段接收工作頻率為2200MHz～2300MHz，聯通WCDMA下行頻率為2130～2145MHz，與S頻段接收頻率僅間隔55MHz。衛星地面站的接收最低仰角為3°，該***的高度檔案說是30米，與我方接收天線存在約10米高差，***發射的訊號不會被衛星地面站天線的波束主瓣接收，但旁瓣可以收到。 　　天線第一副瓣的增益比主瓣低15dB***約為30.5dB***;衛星地面站天線為圓極化接收天線，聯通的訊號為垂直極化訊號，用圓極化天線接收垂直極化天線的極化隔離為3dB;低噪放前採用了預選濾波器對2145MHz的訊號進行抑制，但該措施會導致系統S頻段G/T值的惡化，折中考慮後，在低噪放前端增加了40dB抑制度的濾波器***損耗0.4dB***。

　　衛星接收通道前端採用的S頻段低噪放增益為60dB，P-1***1dB壓縮點***為10dBm，接收到的WCDMA訊號在LNA***不能高於-50dBm，否則會引起LNA飽和，對接收效能造成惡化。等效到天線***的訊號強度不能超過-50+40+3-30.5=-37.5dBm，即***的訊號經過空間損耗傳播後，在天線口面其訊號強度不能超過-37.5dBm。因此，要求***發射的訊號空間損耗不小於68.7+37.5=106.2dB。

　　根據電磁波的自由空間損耗計算公式，***距離較近，忽略大氣損耗和地物遮擋***：L=32.44+20lgR***km***+20lgF***MHz***

　　計算可知，當R≥2.27Km時，衛星地面站S頻段前端LNA不會出現飽和。

　　4 結論

　　為了降低3G***通訊訊號對衛星地面站S頻段訊號接收的影響，可以採取以下措施：

　　***1***在衛星地面接收站周圍的一定區域內禁止修建行動通訊***;

　　***2***在衛星地面接收站裝置中採用高效能的預選濾波器對3G通訊的訊號進行抑制。

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　　作者單位

　　測繪遙感資訊工程國家重點實驗室 湖北省武漢市 430040

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