浅谈KU波段卫星系统调整上线与信号传输过程

潘阵

【摘 要】本文主要介绍了KU波段卫星通信系统与KU卫星地面站的上线调试过程以及异步转报信号利用KU波段卫星传输的实现过程，从面对最新接触KU波段卫星的新人角度出发，较为详细的介绍了KU波段卫星的基本情况，进一步对KU波段卫星地面站的上线过程进行梳理，最后以异步转报信号在KU波段卫星的传输过程为例子，使得读者能够通过阅读本文对KU波段卫星有充分了解的同时能够熟练KU卫星的基本操作。

【关键词】KU波段卫星；对星标定；极化标定；入网；卫星传输

0 引言

随着我国改革开放的不断深入，国内经济飞速发展，人民生活水平不断提高，民航运输业也呈现空前的繁荣，航班量与日俱增，需要传输的航空运输相关信息的数量也飞速增长。现有的地面传输链路因为地形以及其它因素限制，需要空中链路作为补充。而卫星通信系统因为其通信范围大、不受陆地灾害限制、建设速度快、易于实现广播和多址通信、电路和业务可以实现灵活调整以及同一通信可以用于不同方向和不同区域等优点，成为了民航地面通信系统的有力补充。

笔者在日常工作中，偶尔会遇到KU波段卫星地面站脱离民航KU通信网络的情形，以及KU卫星传输的业务中断的情况。因此，在这里将较为详细的介绍KU波段卫星通信系统与KU卫星地面站的上线调试过程以及KU卫星传输异步转报信号的过程，希望读者能够通过阅读本文对KU波段卫星有充分的了解的同时能够熟练KU卫星的基本操作。

1 KU波段卫星通信系统

1.1 卫星通信的发展

1945年10月，英国空军雷达军官阿瑟.克拉克在《无线电世界》杂志上发表了《地球外的中继》一文，首先提出利用静止卫星进行通信的科学设想，并利用月球作为卫星进行试验，但由于回波信号太弱、时延太长、提供通信时间短等缺点没有成功。1957年10月，第一颗人造地球卫星上天，并于1964年开始进行同步定点轨道卫星试验。1965年伴随着国际通信卫星组织INTELSAT成立，一些国家相继发射了一些通信卫星，建立起一批地球站，初步构成了国际卫星通信网络。1972年，加拿大首次发射了国内通信卫星“ANIK”，开展了国内卫星通信业务，地球站采用相对较小的口径天线，使地球站成本大大降低。20世纪80年代，VSAT（甚小口径终端）卫星通信系统的出现，使卫星通信开始进入突破性发展阶段，为专业卫星通信网络的发展创造了新的局面。

1.2 卫星通信原理

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。地球站指设在地球表面（包括地面、海洋或大气层）的通信站。

1.3 KU波段卫星通信系统

使用卫星进行通信，实际上就是以卫星作为中继站转发无线电波。因此，其所使用的频段应满足相应的要求：有较宽的可用频带，以满足信息传输的要求；与地面微波通信、雷达等其它无线系统间的相互干扰要小；能充分利用现有通信技术，便于与地面通信设备配合使用；设备尺寸要小；电波能够穿过电离层，传输损耗和外部附加噪声尽可能小等特点。因此，应将卫星通信的工作频段选为特高频或微波频段。其中，L波段（1.6/1.5GHZ）、C波段（6/4GHZ）以及KU波段（14/12GHZ）使用最为广泛。

目前，大部分国际通信卫星尤其是商业卫星使用C波段4-6GHZ波段，国内区域性通信卫星也采用该波段。但是，KU波段12-14GHZ的卫星相对于C波段卫星具有包括发射功率不受控制、抗干扰能力强以及同尺寸天线发射增益大大增强等一系列优点，从而顺利赢得了民航空管通信部门的亲赖，目前KU波段卫星已经广泛应用于民航空管卫星通信领域。

加拿大porlasat公司的VSATPLUSII系统是基于调频TDMA体制系统平台，网络拓扑结构为全网拓扑结构，并在此基础上支持单向广播回传的星型网络结构以及星状/网状混合网络结构。这种VSATPLUSII系统可以为民航的ATM地面网络提供4.8KBPS—8Mbps高速卫星透明电路作为备份线路；提供速率为2.4KBPS—2MBPS的透明数据广播功能，并可支持多广播源的数据广播功能；支持2.4kbps—2048kbps的多种速率的数据支持，支持同步/异步透明数据、IP数据、帧中继数据等多种数据格式。因此，作为民航空管地面传输路由备用空中链路，加拿大porlasat公司的VSATPLUSII系统被民航空管通信部门大量引进。

以民航河北空管分局KU卫星系统为例，河北作为三级节点。硬件采用3.7米天线、3.7米天线，ANACOM 16KU-25射频单元（ODU）以及VSATPLUSII型机箱2台、数据线路复用机箱1台，并搭配相应的业务板卡：调制解调板（modem板）实现控制、标准速率数据板（速率最高521Kbps）、高速数据板（速率最高1536Kbps）、数据线路复用器（DLM板）、话音板（E&M子卡、FXS子卡、FX0子卡）、E1板等，可以有效实现ATM临时中继透明数据备份业务、中低速雷达引接透明数据业务、透明数据广播业务、低速低速异步数据业务、IP、帧中继协议业务、VHF话音卫星中继电路、管制热线电话以及多媒体业务等。

2 KU卫星系统的上线调试过程

2.1 对星标定

对星标定是指通过频谱仪观察低噪声放大器下射频、L波段接收衛星的信标信号强度来调整天线对星角度，以实现KU波段卫星地球站对准KU卫星的工程。

（1）使用隔直头、射频线、三通头将频谱仪与卫星站ODU按下图方式连接，并使用监控线接入PC进行监控。

（2）启动PC监控软件supervisor10，修改ODU参数。

Enable Editing更改为修改模式， TX settings中的发射 （Enable）关闭，并RX settings中接收频率更改为12253MHz。各项更改完成后，点击Write Edits进行参数保存。endprint

（3）设置频谱仪参数

Center Frequency：1553MHz； Span：50KHz； Amplitude：5dB/Div； RBW：1KHz； VBW：100Hz

（4）调整天线角度。

调整天线的俯仰角（天线的指向与水平面的夹角）及方位角（天线的实际指向与正北方向按顺时针方向的夹角），通过频谱仪观察亚洲四号卫星发射的信标信号，使站点接收亚洲四号卫星发出的信标信号的载噪比符合要求，以确保天线对星的精准。鉴于石家庄KU卫星天线直径为3.7米，其接收信号信标的载躁比需达到40db。

（5）对星完成后，恢复设备的链接。

2.2 极化标定

（1）联系亚洲卫星公司，说明情况，确定单载波发射频点。联系网控，说明情况，确定单载波载波号及载波频率。

（2）启动PC监控软件supervisor10，修改ODU参数。

将ODU发射功能暂时关闭，然后将ODU中心频率更改为卫星公司给定射频频点。

启动监控软件supervisor10，将Enable Editing选項修改为编辑模式，将TX settings下的ODU发射功能（Enable）修改为关闭状态，发射频率更改为亚洲卫星公司工程师分配的单载波发射频点，将Gain选项更改为较低值。参数更改完成后，点击Write Edits对参数进行保存。

（3）监控电脑经Modem板卡监控线与Modem板卡或机箱相连，使用超级终端或node view软件进行Modem板卡监控，开启ODU发送功能，发射单载波。

（4）单载波发送完成后，通过转动双工器调整极化角，等待亚洲卫星公司工程师认为站点极化隔离度达到要求后固定极化角。

（5）固定极化角，关闭单载波，恢复ODU参数。

2.3 入网参数设置

（1）设置ODU参数

（2）设置MODEM板参数

节点参数设置和载波频率设置。

2.4 接收功率标定

调整室内中频衰减器和ODU接收增益。

2.5 发射功率标定

调整室内中频衰减器和ODU发射增益。

2.6 因石家庄节点使用了功分器，为了设备稳定工作，在发射（接收）支路功分器空余端口处安装假负载。

2.7 KU卫星正式上线。

3 KU卫星传输异步转报信号

3.1 KU卫星传输异步转报拓扑图

3.2 异步转报信号的传输过程

（1）对板卡进行设置

使用DLM数据板卡，选择v.35子卡确定为v.35数据接口，通过拨码开关选择传输速率4.8Khz。同时，网控中心对信道进行配置，信令方式选择带内信令（控制信号随数据传输）。

（2）信号传输过程

转报机转发异步转报信号后，通过连接线缆进入DLM机箱对应板卡（需要关注的是，KU卫星发射的信号为同步信号，需要在线缆处接入同异步转换器，将异步信号转换为同步信号）。利用KU机箱（porlasat VSATPlus KU机箱） 与DLM机箱间的连接线缆进入KU机箱的基带处理器，对信号进行复接、编码等处理后，通过中频发射电缆（TX IF）送入中频调制器（位于ODU），进行调制。然后，已调制的中频载波经过中频放大后送入上变频器（位于ODU），变换为上行载波频率14.456GHz，进入功率放大器（LNC）。经过功率放大后通过天线送入亚洲4号卫星，经一系列变换后使用卫星转发器转发至首都机场对应KU卫星地球站，从而实现河北转报机转发的异步转报信号通过本地KU卫星发送至首都机场，完成有效的通信目的。

4 总结

作为民航地面通信路由的有力补充，KU波段卫星通信系统发挥着重要作用。身为民航空管技术维护人员，必须深入的学习了解KU波段卫星通信系统的运行过程及维护细节从而能够在日常工作中及时准确的排除遇到的问题，顺利的保障民航空管通信业务的传输。本文作为笔者日常工作中对KU卫星通信系统的总结与概括，读者能够通过阅读本文对KU波段卫星有充分的了解的同时能够熟练KU卫星的基本操作。

【参考文献】

[1]《中国民航KU波段卫星网络优化》[Z].天航信民航通信网络公司.

[2]《卫星网络工程师岗位基础培训教材》[Z].天航信民航通信网络公司.

[3]《中国民航KU波段卫星通信网培训教材》[Z].天航信民航通信网络公司.

[责任编辑：张涛]endprint