测试转发器的无线使用方式

虢亦农 高彤鼎

摘要：测试转发器从功能上相当于一部卫星转发器，可以在地面上行站用于传输系统的联调以及各设备的调机、测试、维修。测试转发器通常的使用是靠电缆与收发系统进行封闭式连接，本文介绍了一种无线的连接方式以及在这种连接方式下的使用。

关键词：测试；转发器；无线；连接

测试转发器（TestTranslator），或称模拟转发器（SimulatedTransponder），是一种在卫星地面上行站用于传输系统的联调及各设备的调机、测试、维修的专用设备，其作用相当于卫星上的转发器。测试转发器可以模拟上下行链路的空间损耗，配合其它仪器，还可以模拟噪声或干扰信号的影响，从而达到不使用真正的卫星转发器就能估测传输系统性能的作用。

通信衛星从结构上可分为天线子系统、电源子系统、跟踪遥测指令子系统、姿态及轨位控制子系统、通信子系统等五个部分。通信子系统包括多个转发器，这是通信卫星的核心部分。测试转发器可以模拟卫星上真实的转发器，用它来进行系统联调测试，一是方便操作，具有使用的灵活性；二是测试操作局限在本地，可以避免对卫星上正常的通信业务产生干扰；三是由于联调测试用时往往较长，使用测试转发器可以节省不少的卫星转发器租赁费用。

对于C波段的通信卫星，国际电信联盟规定了标准的频道设置方案（不包括后来的增补频道），其上行频率范围在为5925～6425MHz，下行频率范围为3700～4200MHz，上下行频率的差值为2225MHz。所以，卫星上的转发器其实就是一些差频转发设备，以固定的频率差（2225MHz）完成转发任务。

与实际的卫星转发器相似，从结构上看，测试转发器也是这样的一个本振频率为2225MHz的混频装置，见图1。

在地面上行站进行系统联调或测试时，测试转发器置于上行发射与下行接收之间，通常使用同轴电缆进行连接。图2是常规的连接方式，可以看出这是一种封闭型的连接方式。

地面上行发射系统是由从编码复用器直到发射天线的一整套设备构成的；地面下行接收系统则是由接收天线直到解码器等设备构成。测试转发器的输入来自高功放输出端的定向耦合器；其输出则接至接收系统的LNA（或LNB）之前。通过上行切换开关，将发射信号切换至假负载上，通过下行切换开关将测试转发器的输出信号切换至LNA（或LNB），上下行链路就“自环”起来，可以完成一系列调试测量工作。由于整个系统处于“闭路”状态，不仅不会影响到卫星上的传输业务，即使地面站还有其它传输系统，相互之间也不会产生相互影响和干扰。

笔者曾经应一次广电系统展览会的要求，设计了一套颇为“另类”的“开路”方式的无线连接系统，如图3所示。在这个系统中，测试转发器的作用颇似一个真正的卫星转发器。

根据设想，笔者用一架1米口径的抛物面天线作为地面上行发射天线（增益约33dB），用铜皮制作了一个同轴—波导转换器作为馈源；另用一架1米口径配有LNB的抛物面天线作为地面接收天线（增益约31dB）。再用铜皮制作了两只截止频率分别为7GHz和5GHz的角锥喇叭天线作为测试转发器的输入和输出天线（增益的理论值大约8dB），两只角锥喇叭天线与测试转发器之间用同轴电缆相连（电缆很短）。两只角锥喇叭天线与测试转发器一起悬挂在展会大厅上方，外部包装成一个卫星模型。该模型距离地面上的两架抛物面天线约20米。

为确定该系统能够正常运转，需要各个环节都能满足工作电平的要求。严格地说，由于收发天线距离较近，不满足远场区的要求，但仍可套用如公式（1）的无线传输的功率计算公式来计算，其结果还是具有参考意义的。

Pr=Pt+Gt+Gr-104πdλ21

式中，Pr为接收天线馈源输出的功率，Pt为发射天线馈源的输入功率，Gr为接收天线的增益，Gt为发射天线的增益，d为收发天线间的距离，λ为工作波长。

由于距离较近，上行发射不需要功放，直接将上变频器的输出连接到地面上行天线的馈源上即可。将上变频器的输出调至5dBm，则利用公式（1）可计算出测试转发器的入口电平：

Pr=5+33+8-104π×200.052=28dBm2

这一电平可以满足测试转发器的工作要求。

将测试转发器的输出电平调节为60dBm，则利用公式（1）可以算出接收天线LNB入口处的电平：

Pr=60+31+8-104π×200.0752=91.5dBm3

此电平显然能够满足地面接收的电平要求。

整个接收试验圆满成功，效果良好。以实物的形式向广大参观者形象地展示了卫星传输系统的工作状况。

这次实验获得成功后，笔者又在地面站进行了其它几组实验，如上行发射系统间的相互干扰、接收机的接收门限，两个或三个载波同时发射时互调成份的测量，等等。做实验时是在远离机房的一间会议室里进行的，严格地控制了发射电平并仔细地选择试验频率，避免对地面站的正常传输造成影响。

由于测试转发器是一个500MHz的宽带转发器（这一点不同于实际的卫星转发器），我们还根据这一特点，选择两个相距300MHz的频率，进行了双向传输实验，也取得了满意的效果。

与实际的卫星转发器相比，测试转发器的指标较为一般，幅频特性、噪声指标和多载波时的互调指标也相对不高；在无线连接方式下使用时，由于距离较近，电波传播不满足远场区条件，杂散信号较强；再就是在室内进行测试，反射和多径传播会形成干扰。

作者简介：虢亦农（1962），男，高级工程师，从事产品与环境试验/电子信息产品检验；高彤鼎（1962），男，工程技术应用研究员，从事广播电视工程/卫星电视传输。