通信卫星有效载荷技术

☆具有能够支持高速数据传输系统的高带宽。 ☆高精度，延迟控制精度可达0.1ns。 ☆支持深空距离模拟，最远可模拟到月球距离。 ☆支持MIMO
☆强大的功能，易操作的界面，使用户能够在实验室里，轻松、快速且 接近真实地进行复杂物理信道和运动模式的测试； ☆能够在测试信号中加入多普勒、延时、衰落、衰减、噪声和干扰； ☆与STK 仿真软件的无缝对接允许场景中的通信链路参数成为硬件闭环测 试的参数。
表示符号 VH UHF L S C X Ku K Ka V W Mm μm 固定通信、移动通信 移动通信、声音广播 移动通信、图像广播 固定通信、声音广播 固定通信 固定通信、电视直播
卫星转发器负责将天线分系统收到的信源地球站信号进行处 理、放大，再送回天线分系统，发回目的地球站。
接收机、多工器、功率放大器、通道控制等
LEO/MEO 可覆盖全球 传输延时短 频率可多次复用 卫星和地面设备简单 搞摧毁性好 适合个人通信
HEO（高椭圆）
来自百度文库
GEO
优 点
可覆盖高纬地区 开发早 地球站可工作在大仰角上， 发展星上多点波 减少大气影响 束技术，可简化 发射成本低 地面设备 适用于低纬度地 区 需要2-3颗卫星保障连续通 对高纬度地区通 信业务 信覆盖效果差 从一颗星向另一颗星切换时 地面设备大，成 ，需要电路中继保护措施 本高，机动性差 需要多普勒移频率补偿功能 要用星上处理技 地球站必须从一颗星跟踪到 术和大功率发射 及大口径天线 另一颗星，所以系统至少需 要两副天线和一套跟踪设备 地面设备比较大，成本高 卫星天线必须有波束定位控 制系统
行波管是靠连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管。 在行波管中，电子注同慢波电路中行进的微波场发生相互作用，在长达 6～40个波长的慢波电路中电子注连续不断地把动能交给微波信号场，从 而使信号得到放大。行波管具有宽频带和高增益的特点，其动态范围大 且噪声低，适用于高频率、宽频带、大功率领域。增益在25～70分贝范 围内﹐低噪声行波管的噪声系数最低可达1～2分贝。
接收机 分路、转接及 处理设备 发射机 转 发 器
分路转接设备
合成转接设备
接受天线
发射天线
天 线
自地面
有效载荷系统简图
去地面
1. 通信距离远，覆盖面积大，通信成本与 通信距离无关 2. 灵活性与普遍性
通信容量相关 1、EIRP（等效全向辐射功率） EIRP = P – Loss + G (其中P为发射功率dBW, Loss为线路损耗, G为天线增益dBi) dBw的计算公式为： dBw和dBm的换算：0 dBw = 10log1 W = 10log1000 mw = 30 dBm 2、G/T（接收系统增益噪声温度比） G/T=Gr/（Tat+Te） （Gr 接受天线增益；Ta 接收天线噪声温度；Te 转发系统等效温 度） 噪声温度表示噪声源所发出的噪声功率的量度。可用TMR（微波 辐射测量） 3、SPFD（饱和功率通量密度） 4、带宽与通信频段：卫星的有用带宽占90%
导线上有交变电流流动式，就可以发生电池波的 辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。
A
B
A：两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱 B：两导线张开，电场九散播在周围空间，因而辐射增强
垂直放置的半波对称振子的方向性
四个半波对称振子组阵，能够控制辐射
定向天线：平面反射板放在阵列一边，提高了增益
RinSaTex-CTS 测控应答机模拟器经过集成化和小型化设计，可以模 拟星载/ 机载应答机，与地面测控通信设备构成测控系统，能够完 成遥测、遥控、测距、测速及时差测量、业务数据通信等各项功能 和性能指标。
上架式 L/S/C/X/Ku/Ka 上下变频器
【主要特性】 ☆频率范围L/S/C/X/KU/KA ☆低杂散性能 ☆高稳定度时基（OCXO） ☆输出功率优于+10dBm ☆自动外参考同步功能 ☆双参考时钟输出（10MHz、100MHz）
多个频道，一副天线
多工器，主要有两个装置组成：功率合成器和频率选择装置。
比如RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。
带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。
由发射天线和接收天线组成的系统。前者是将导行波模式的射 频电流或电磁波变换成扩散波模式的空间电磁波的传输模式转换器； 后者是其逆变换的传输模式转换器。
转发器
透明转发器
处理型转发器
微 波 转 发
中 频 转 发
星 上
加 密
微波接收机的功能是解调经过调制的信号，同时， 又要保证足够的信噪比。具备低噪声性能，还具有足够增 益，是提高卫星G/T值的主要途径。
微波接收机是通信转发器的宽带设备，由微波 通道、本振微波源和接收机电源三部分组成。
可以电压放大，功率放大。
PROPSIM 5G 信道仿真解决方案
PROPSIM 5G 信道仿真解决方案适用于在实验室中对 5G 多模器件和基站进行端 到端、可重复的真实性能测试。该解决方案能够帮助您找到迈向 5G 的捷径，并提 供优异的用户体验。 •使用可靠且可重复的测试方法和工具，通过广泛的测试，获得关键性能指标（KPI） 的测试结果 •使用户可以验证新发布的产品和持续实施的新特性，以便在产品交付之前验证性 能 •支持 3GPP 和一级移动网络运营商的测试要求 •覆盖 6 GHz 以下和毫米波频段，与硬件和软件进行紧密整合 多功能和可扩展的解决方案可以满足 5G NR、4G LTE 和 WLAN 802.11ax 中的各 种测试需求，包括：
通信卫星有效载荷技术
汇报人：李建辉
2018年12月29日
1、概论
微波接收机 2、转发器分系统
3、天线分系统 4、有效载荷系统测试
功率放大器 转发器多工器 转发器控制部件 反射面天线和喇叭天线 馈源和形成波束网络
卫星通信：是指地球上无线电收发通信站之间利用人 造地球卫星中继转发，而实现的无线通信。用于这一目的 的人造卫星就是通信卫星。
两个不同频率的高频电压作用于非线性器件时， 经非线性变换， 电流中包含直流分量、基波、谐波、和频、差频分量等。其中差频分 量fLo-fs就是混频所需要的中频成分，通过中频带通滤波器把其它不 需要的频率分量滤掉，取出差频分量完成混频。
混频器解析
高温晶振
通信卫星的功率放大器是通信卫星转发器末级的有源设 备，它通过对通信转发信号做最后的功率放大。通信卫星用 功率放大器大致有两类，即电真空型的行波管放大器 （TWTA）和半导体型的固体放大器（SSPA）。
RinTex-BSG 宽带信号和干扰发生器
RinTex-BSG 宽带信号和环境发生器在性能、采样率、信号保真度和定 时分辨率上在业内位居前列， 具有高达8 GS/s 和10 位的垂直分辨率，为日 益提高的测量挑战提供了业内优异的信号激励解决方案。通过控制信号特 性，生成较为复杂的信号。
RinSaTex- CTS 测控应答机模拟器
射频入 射频出
(1)电子枪; (2)微波输入; (3)磁铁;(4)衰 减器; (5)螺旋线; (6)微波输出; (7)真空 管; (8)收集极
微波固态放大器是半导体器件制成的功率放大器。晶体管 功率放大器、场效应管功放、体效应管功放等都属于这个范畴。
在转发器系统中，需要配置输入多工器和输出多工器对频率不同 的信号进行分路和合成，实现通信通道化。输入多工器有单一输入端 口和多个输出端口。多工器是一组非叠加的滤波器，这些滤波器在组 合方式上确保不相互加载，并且输出之间高度隔离。
通信质量相关（信号失真）
1、幅频特性（不同平率相同幅度转发时幅度随
频率的变化） 2、相频特性（群延时不同步造成失真） 3、幅度非线性 4、相位非线性
5、变换频率，
6、对上行信号的补偿
频率范围GHz 0.1–0.3 0.3–1.0 1.0–2.0 2.0–4.0 4.0–8.0 8.0–12.0 12.0–18.0 18.0–27.0 27.0–40.0 40.0–75 75–110 110–300 300–3000
RinTex-CHSim 宽带信道模拟器
宽带信道模拟器是一款功能强大的无线通信链路仿真器，支持宽带 中频和射频闭环测试。 宽带信道模拟器能够准确模拟接收机和发射机相对运动导致的信号 变化特性，生成中频和射频信号，可以用于相对运动场景测试。 宽带信道模拟器能够仿真各种物理信道的特征参数，如频率、衰落、 动态时延、衰减、噪声、干扰等，为通信系统从研制到应用整个生命周 期提供信道仿真测试环境。通过选择不同频段的上变频器和下变频器， 宽带信道模拟器能够接收并生成很宽频率范围的信号。
卫星主体：实现信号的接收、处理与转 发 完成卫星跟踪测量 和控制，使其进入 轨道，并定期轨道 修正和保持
在业务通过后对定点卫星 进行通信性能检测和控制。
包括中央站和若干普通站；中央站接 受、发信功能，还能调度普通地球
有效载荷概念相对的：对于通信卫星的有效载荷（星上 通信分系统）是直接执行通信任务的空间仪器设备，主要由 一些通信转发器和通信天线组成。
RinTex-WBR 宽带信号记录回放仪
☆ 支持MIMO ☆ 高达600MHZ 实时宽带 ☆ 支持长时间连续采集记录 ☆ 支持长时间连续回放 ☆ 自主知识产权，可以根据用户 需求定制特殊功能
RinTex-WBR 宽带信号记录仪，是一款超宽带信号记录回放设备， 支持实时信号记录、记录信号回放和实时信号记录转发功能。信号范围 覆盖DC~2400MHz，连续模式下带宽高达600MHz，分段模式带宽高达 2400MHz。经过系统架构优化和小型化设计，具有高集成度、高扩展性、 强集成度的宽带信号记录仪，支持MIMO， 可以满足宽带信号处理系统 在信号体制验证、设备研制、分系统测试、集成装配、外场检验等各阶 段测试需求。
极化器是控制天馈系统极化方向的装置，用于选择与卫星电视信 号一致的极化型式，并抑制其它型式的极化波，以获得极化匹配，实现 最佳接收。
圆极化天线无论如何旋转，发射的电波一样， 接收天线可以不用考虑
4代伽利略导航卫星主天线的3D方向图
公司介绍
北京睿信丰科技有限公司
睿信丰致力于研发、生产面向卫星、无人机等无人平台的无 线通信系统及提供无线通信整体测试解决方案，在北京、西安均 设立研发与服务机构。 航天领域，睿信丰研制的综合基带、馈电、数传等设备参与 了多个重大型号，积累了丰富的工程实践经验，产品成熟度高。 近年来，睿信丰致力于卫星地面站的建设，利用技术优势为多个 商业航天客户提供地面站产品与服务。
缺 点
连续工作需要多颗卫星 复杂的网络设计 要使用星上处理及星间通信 等光电技术 较大的多普勒移需要频率补 偿功能 从一颗星向另一颗星切换时 ，需要电路中继保护措施 地球站必须从一颗星跟踪到 另一颗星，所以系统至少需 要两副天线和一套跟踪设备
各类轨道优缺点比较
卫星通信系统由四大部分组成，即卫星（空间分系 统）、通信地球站、监控管理和测控网站。
思博伦公司Vertex
满足关键且复杂的无线电通信需求 思博伦Vertex信道仿真器是一种多样化的平台，在提供前所未有扩展能力的同时， 还可支持多种信道模型的仿真。其简洁的即插即用式设计可用于测试需要不同信 道密度的多种应用。可支持的应用既包括基本的双信道SISO，也有为5G准备的复 杂高密度场景，例如3组件和4组件运营商汇聚、更高数量级的MIMO OTA，以及3D 双向波束塑型等。
全向天线
方向图通常有多个瓣，其中辐射最强的称为主瓣， 其余的为副瓣，在主瓣辐射方向，辐射强度降低3db的 两点夹角称为波瓣宽度。 波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗 干扰性能力越强。
喇叭天线
反射 面天线
馈源是抛物面天线的基本组成部分，是高增益天线的初级 辐射器。它把高频电流或束缚电磁波变成辐射的电磁波能量， 通常是一个弱方向性天线。
低噪声放大器， 噪声系数很低的放大器。通常使用FET(场效应管)，
增益温度补偿电路，属于电子线路技术领域，
包括电路中采用的稳压二极管，热敏电阻。PN 结导通后的压降基本不变，但不是不变，PN结 两端的压降随温度升高而略有下降
变频
混频器是输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组
合的电路。混频器通常由非线性元件和选频回路构成。