卫星地球站故障案例分析

卫星地球站故障案例分析
卫星通信系统是一个非常复杂的通信系统，它包括空间的通信卫星、卫星通信地球站、中继传输系统（地球站与用户之间的传输系统）、用户终端设备等部分组成。

通信质量受很多因素的影响，如某个卫星故障可引起使用该卫星的所有通信中断或部分转发器通信中断；卫星通信的无线电波要穿越大气层，通信质量受大气影响也很大，特别是Ku以上频段的卫星通信受天气影响更大。

卫星通信地球站是卫星通信系统非常重要的组成部分。

一般由调制解调器、上/下变频器、高功率放大器、低噪声放大器、天线伺服系统及一些附属设备组成。

卫星通信地球站的任何部分发生故障都会影响卫星通信的可靠性。

下面就工作中遇到过的几个故障进行简要地分析。

一、跟踪接收机饱和造成天线跟踪不正常步进跟踪工作原理：
下图为步进跟踪原理框图。

通信卫星发射一个固定频率的窄带信号，这个信号叫做信标。

卫星地球站接收这个信号，经过一系列处理变为直流信号，天线控制器跟据接收到的信标信号的强弱变化来控制天线驱动系统，使天线准确指向卫星，最终使收到的信标信号电平最大。

故障现象：接收信标的下变频器故障，更换了新的下变频器。

为了使跟踪接收机显示的信标电平与原电平一致，调节新下变频器增益，在调节过程中发现改变下变频器的增益，跟踪接收机显示的信标电平无明显变化。

检查和分析：首先怀疑下变频器已饱和，用频谱分析仪查看下变频器输出的信标电平，能随变频器增益的变化而变化，说明下变频器本身未饱和。

跟踪接收机的中频信号输入范围为小于-25dBm，用频谱分析仪测量下变频器输出（即跟踪接收机输入端）的信标信号电平为-40dBm，并未达到跟踪接收机的饱和电平。

为了证实说明书所给的指标，用一信号发生器，送一140MHz，-30dBm的单频信号给跟踪接收机，并改变信号发生器的输出电平，跟踪接收机显示的电平随信号发生器输出电平的变化而变化，说明信标信号本身不足以使跟踪接收机饱和。

进一步查看下变频器输出频谱，发现在信标信号的两侧均有一频谱很宽且电平很高的信号，分析认为虽然信标电平本身不足使跟踪接收机饱和，但输入到跟踪接收机的总电平已使跟踪接收机前端放大器达到饱和。

用功率计测量跟踪接收机的输入总功率为-2dBm，说明书中未给出该项指标。

为了证实分析的正确性，外接一可变衰减器，将衰减量设为10dB（信标下变频器本身的增益已调到最小），再逐渐改变衰减器衰减量，跟踪接收机显示的信标电平随衰减器衰减量变化，并与实际输入的信标信号电平一致，证明了前面的分析是正确的。

结论：经上述处理后，天线跟踪正常，如果不进行相应的处理，在天线进行自动跟踪时，因信标电平不随输入信号大小而变化，就会出现天线控制器无法判断天线方位、俯仰角的变化是否正确，出现逻辑错误，造成错误跟踪，严重时可造成天线偏离卫星方向至使通信质量下降或中断。

二、低噪声放大器自激
案例一
故障现象：用频谱分析仪查看低噪声放大器输出频谱时，发现低端频谱正常，而在4.1GHz以上有一带宽很宽，但不规则的杂乱频谱。

在C波段卫星通信系统中，接收信号的频率范围为
3.625GHz~
4.2GHz。

而国际卫星通信组织的卫星一般这个频段作为临时用电视信道，上述现象应为不正常现象。

检查分析：首先怀疑不规则信号从天线接收进来，因而将天线偏离卫星，但仍能看到不规则信号频谱，排除了从外部接收的可能。

当时正在进行高功率放大器的检查，当关闭高功放高压时，发现低噪声放大器输出的不规则频谱没有了，高功放一加高压，低噪声放大器输出的不规则频谱就出现。

怀疑是高功率放大器输出的杂散信号，经馈源或幅射，串进了低噪声放大器。

用频谱分析仪在发射馈源耦合器处检查，未发现任何杂散信号。

切换低噪声放大器后不规则频谱消失，进一步证明不规则信号频谱不是从天线接收的，也不是高功率放大器杂散所至。

怀疑是低噪声放大器本身自激引起不规则频谱。

将主用与备用低噪声放大器拆下，更换位置再重新安装后，不论哪个低噪声放大器主用，不规则频谱都不存在。

分析认为重新安装低噪声放大器可以破坏低噪声放大器产生自激的条件，因此，重新安装后放大器不再自激。

另外高功放和低噪声放大器挨的很近，高功放加高压的瞬间，会对低噪声放大器产生电磁干扰，促进了低噪声放大器的自激。

当然如果低噪声放大器在完全正常情况下，高功放加高压不应引起低噪声放大器自激。

后来，自激的低噪声放大器彻底故障。

结论：通过上述故障处理过程说明一个故障现象可以由多种原因引起，分析可能引起故障的原
因是至关重要的环节，只有清楚可能引起故障的原因，采取逐一检查，逐个排除的方法，最终找到真正的故障原因，使故障得以排除。

卫星通信地球站发生故障的因素很多，在此只对两个典型故障进行了分析，由于本人水平有限，可能存在不确切或错误之处，请大家指正，本人虚心接受，共同探讨，达到共同提高的目的。