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直升机卫星通信系统关键技术

阮先丽?? 苟思羽?? 中国飞行试验研究院?? 电子设计工程?? 2015年02月06日 ?? 收藏0

2.2 抗遮挡技术

信号丢失正常情况下不外乎两种原因:一由于剧烈的外部作用天线伺服未能快速的克服随动,导致天线指向偏离卫星。二由于载机所处的环境阴影遮挡,如高楼、天桥、树木、山脉等,此处系统的处理方法是,当信号丢失后,默认为由于阴影遮挡,先保持当前的天线姿态一定的时间( 保持时间),在此过程中不断进行信号的采集和比较,如果在到达保持时间之前信号大于门限,则恢复跟踪状态,如果保持时间达到后,信号仍然小于门限,则进入搜索状态。这种信号丢失的处理方式有利于链路的快速建立,特别是在载机快速的运动过程中,偶尔出现遮挡物时( 树木,高楼等) 的现实环境中。

此外,由于直升机的旋翼特点,在使用中除了要面临极化控制、电波稳定和可靠跟踪等问题以外,最大的问题就是解决旋翼遮挡。目前,采用多次重传机制的传输设计可以解决旋翼遮挡对接收的影响,重传的次数越多,信息的可靠性就越高,但是会降低链路的传输效率。相比较而言,二次重传机制可以满足需要,而且信道利用率更高。从而使该系统实现以下功能:

1) 载机在航向和姿态不断变化的情况下能够正常工作。这就要求伺服系统具有非常宽的跟踪范围;

2) 系统对载机的摇摆有适应能力,要求伺服系统对载机振动的隔离度要足够大,以保 证天线主瓣指向卫星;

3) 遮挡消失后伺服系统再捕能力。即设备穿过信号中断地带后,伺服系统能快速控制天线,立即恢复通信。

2.3 链路估算

在机载卫星通信系统中,卫星转发器接收系统的品质因数(G/T)、饱和通量密度(SFD)、等效全向辐射功率(EIRP)以及转发器的输入/ 输出补偿在链路计算和通信系统设计中起着关键性的作用,卫星通信工程师应对其有深入的了解。

地球站用户(包括机载站)在使用卫星资源时需要根据卫星转发器参数进行链路预算及分析,预估上下行载波的C/N,计算求得系统能噪比Eb/N0,以便确定系统能够保证信息传输质量和满足设计指标的要求。具体计算公式如下:

卫星链路总的载噪比:

直升机卫星通信系统

式中(C/N)d为下行链路的载噪比;(C/N)u为上行链路的载噪比;(C/N)IM为各种噪声干扰引起的载噪比。

上行链路的载噪比估算公式为:

直升机卫星通信系统

式中K 为波尔兹曼常数(1.380 5×10-23 W/Hz);Bn为接收机的噪声带宽;(EIRP)t为发射地球站的等效全向辐射功率,Lu为上行链路损耗,Gs/Tt为卫星转发器在发射地的品质因素。

下行链路的载噪比估算公式为:

直升机卫星通信系统

式中(EIRP)s为卫星转发器的等效全向辐射功率,Ld为下行链路损耗,Gr/T 为接收天线的品质因素。

故链路的能噪比估算公式为:

直升机卫星通信系统

式中Rb为系统信息速率,Bn 为接收机的噪声带宽。

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卫星通信系统? 方向余弦矩阵? 等效全向辐射功率?

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