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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

3 工程测试方案设计

卫星通信系统的设计通常要求高概率可靠度( 例如99.99%),这就要求各种衰减引起系统的中断概率不超过0.01%,为了验证系统的这种性能,对测试方法的设计以及处理方法具有较高的要求。某机载卫星通信系统在进行工程测试验证时,基于关键技术的考虑重点设计以下测试项目,以达到对系统考核验证的目的。

1) 大机动及大速度飞行。在机载卫星通信系统中,天线跟踪是关键技术,当载机在高速运动、爬升/ 下降和转弯条件下,天线伺服控制系统使天线波束始终精确对准卫星,因此,通过大机动飞行达到对系统伺服系统的跟踪性以及稳定性的测试目的。

2) 高纬度地区及降雨环境飞行。地面天线的仰角极低时,地面热噪声将进入天线的近旁瓣甚至主瓣,从而提高天线噪声 ,降低地面系统的G/T 值,天线仰角低,从地球站到卫星的传输距离长,载波的自由空间损耗也较大。仰角低时,载波穿越降雨区的距离也较长,Ku 频段载波在降雨时所受的衰耗和噪声增量将相应增大。这些因素都可能抵消掉部分的转发器EIRP。因此,通过高纬度地区的飞行测试以及降雨环境下的系统测试实现对系统低仰角及降雨损耗的考核验证目的。

3) 信号较弱地区飞行。同一卫星资源在不同区域的等效全向辐射功率和品质因素是有差异的,这将直接影响链路的能噪比,即链路质量。

以某机载卫星通信系统为例,分别在南京地区和高原地区进行测试评估,中心站置于北京,卫星资源参数(轨道位置东经87.5°,转发器带宽BTs=36 MHz,转发器输入补偿10 dB 和输出补偿为4 dB)。试验结果表明,南京地区的链路通信质量明显优于高原地区,且高原地区的图像传输存在较严重的丢包现象。具体分析如表1 所示。

表1 不同地区卫星转发器参数与链路质量对比分析

表1 不同地区卫星转发器参数与链路质量对比分析

从表1 可以看出,卫星转发器在南京地区的等效全向辐射功率和品质因素优于高原地区,通过链路计算得出的能噪比南京地区优于高原地区。虽然系统设计时,调制解调器在能噪比为5.0 dB 时能够保证信息传输质量,但是,考虑雨衰裕量等因素,在信号较弱地区仍然需要调整设备发射功率或天线尺寸,方能满足较好的通信质量,这与工程实际应用完全吻合。

4 结论

在机载卫星通信系统的工程测试过程中,对直升机卫星通信系统的关键技术进行了较为深入的研究,找出了测试设计过程中的关键技术点,通过设计测试方案验证了某型机载卫星通信系统的通信质量,并与理论计算进行了对比分析,达到了理论与实践相结合的试验目的。由于国内机载卫星通信应用尚处于初步阶段,对于系统的测试更是出于摸索阶段,对卫星通信系统关键技术的研究可以为后续型号系统的测试与性能评估提供相应的技术参考和借鉴。

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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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