卫星通信网络建立、入网验证与系统测试

第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试 交叉极化隔离度XPI定义为极化波在本信道产生的主极化分 量与在另一信道产生的交叉极化分量之比，常用dB表示。椭圆 极化波的轴比VAR定义为长轴与短轴之比。XPI与VAR的关系为
VAR 1 XPI 20 lg dB VAR 1
(6.1)
在波束重叠覆盖区，必须提高极化隔离度，才能减小两信道
1
则
TA Tr TA Tr M1 K1K2 Kc L1 L1
(6.3)
式中，Kc=K1K2为接收机 1 的增益。
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试
(3) 转换SW使接收机 1 与低温负载连接。首先调节A2的衰
减量, 使LA2=1。此时，换算到衰减器A2输出端的等效噪声温度 为
减量为LA1=L1，则
TKc M1 L1
当放电管“点火”时，管内便产生放电现象，并因此产生
附加的噪声输出，设它的噪声温度为 TP，则这时低噪声放大器
生有害干扰。
(3) 用户与卫星公司签订使用卫星的合同。 (4) 用户提交地球站入网验证申请。
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试
(5) 卫星公司安排地球站入网验证计划， 并与用户共同组织实施。 (6) 用户提交地球站入网验证测试报告。 (7) 卫星公司批准地球站入网验证测试报告。 (8) 在卫星公司监测站的指导下， 进行开通测试。 (9) 开通测试后， 用户按照链路计算结果开通业务。
图 6.3 用噪声相加法测量噪声温度
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试
噪声相加法的测量原理如下：在接收机和天线连接状态下，
通过定向耦合器把标准噪声源 (放电管) 接在低噪声放大器的输 入端。当放电管“熄灭时”， 管内无放电现象，没有噪声输出， 低噪声放大器输入端的噪声温度如式(6.2)所示。 此时，调整A1，使指示器M指示到适当位置M1。设A1的衰
之间的干扰；而轴比VAR越接近1，则极化纯度越高，极化隔离
度也就越高。因此，为保证优质的卫星通信，INTELSAT对新建 地球站天线要求达到的轴比为VAR≤1.06 (0.5 dB)，相应的极化隔
离度XPI≥30.7 dB。
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试 4. 天线或波束的可控性 当地球站的仰角不小于 5° 时，自动或手动控制可以改变
统中的一员。
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试 2. 验证测试与认证 当入网申请被批准后，新地球站要做验证测试时，需要递
交验证测试申请表。 提交申请表的时间要比计划中的测试日期
提前两个月，以便保证能按计划中的日期进行安排。此表也可 以与入网申请表同时递交给 INTELSAT 。在接入卫星前，地球
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试 2) 地球站入网的一般程序
(1) 用户与卫星主管部门(公司)相互交流情况及资料，用户
提供建网及地球站的有关技术资料；卫星公司提供卫星及转发 器的有关参数。 (2) 用户根据卫星参数进行链路预算，预算结果报卫星公 司复核。其目的是更有效地利用卫星转发器，并且保证不会产
局)提交地球站入网申请。 申请表按有关要求填写。 当 INTELSAT 审查了申请，并认为全部数据都已提供且申 请书也符合规格， 就批准该地球站入网。此时, INTELSAT将根 据地球站的标准和业务类型(国际/国内，固定/车载)等特征，分
配给一个地球站代号，这样该地球站就成为 INTELSAT 通信系
控制中心 (TOCC) 及相应的地球站，此地球站已完成 SSOG 开
通测试准备。 TOCC 协调好所有参加测试的各方之后，发布 SSOG开通测试的安排和测试步骤。
开通测试完毕后， 要将开通测试结果报向TOCC和相关
地球站，并抄送邮电部电信总局。此后， 地球站可入网投入
业务运行。
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试 4. 专用网地球站入网的一般程序 1) 地球站的一般要求 (1) 地球站应具有改变射频发射频率和功率以及改变接收载 波频率的能力，以适用于不同的频率计划，同时有利于进行干 扰协调。 (2) 地球站应保证不因为载波电平、频率、极化等变化， 而危害到卫星的空间段资源。 (3) 进入卫星网络运行的地球站，其传输计划需得到卫星空 间段主管部门的同意，以保证运行参数符合规定，干扰电平在 可接受的范围之内。 (4) 进入卫星网络运行的地球站， 需经过验证测试， 符合 要求才能正式运行。
(6.6)
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试 (4) 接收机仍接低温负载，调节A2使LA2=1000， 则由式(6.4)得
TL 1 TN 1 To To 1000 1000
(6.7)
调节A1的衰减量，使输出M的指示仍为M1，设此时LA1=L3，则
To Tr M1 Kc L3
M
图 6.2 接收系统噪声温度的测量电路
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试 (1) 转换SW使接收机 1 与天线连接。这时换算到SW输入端 的总噪声温度为
T=TA+Tr
机 1 的噪声温度。
(6.2)
式中， TA 和Tr分别代表换算到 SW输入端的天线噪声温度和接收 (2) 调节A1 的衰减量使 LA =L1 ，此时指示器 M 的指示为 M1 ，
此外，还有一种不用低温负载测量接收系统噪声温度的方
法，叫做噪声相加法，如图6.3所示。这种方法对于非标准站和 小型站特别适用。因为在这些站一般没有低温负载，采用前一 种方法有一定的困难。
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天线
馈线系统 低噪声 放大器 定向耦合器 放电管 衰减器 A 1 dB K1 K2 M
的地球站天线的设计目标是
Gi(θ)=29-25 lg θdB
(1°＜θ≤48°) (48°＜θ≤180°)
其中，D为天线口面直径，λ为信号波长。INTELSAT对D/λ≥150
(1°＜θ≤48°)
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3. 地球站的极化和轴比
在卫星通信中广泛采用频率再用技术，即在波束重叠的覆盖 区可以使用同一频率的两个正交极化波。如线极化时，一个波 束用垂直极化波，而另一个用水平极化波；圆极化时，一个波 束用左旋圆极化，而另一个用右旋圆极化。在理论上, 两个正交
站应尽可能保证其必备特性，这可以通过制造厂商的设备测试
和站内验收测试来实现。 当验证测试申请表送到 INTELSAT 后，如果 INTELSAT 批准 可以进行验证测试，那么便通知地球站关于卫星的位置、监测 站名称、 测试日期、 测试时间段以及监测站支撑时间等内容。
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试 3. 开通测试 在开通业务之前，地球站应通知 INTELSAT 技术与操作
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6.2 地球站的必备工作特性
1. 品质因素(G/T值) G/T 值是衡量一个地球站性能优劣的主要指标，其定义为 天线接收增益与系统噪声温度之比。 G/T 值的大小直接关系到 卫星接收性能的好坏，G/T值越大，系统质量就越好。
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试 2. 天线方向图 描绘以天线为中心，空间辐射电磁场能量分布情况或辐射 场在空间某方向上能量集中程度的图形，称为天线方向图。某 天线机械对称轴截面的方向图如图 6.1所示(图6.1(a)曲线上某点 到天线中心的距离表示天线在该点对应方向上的增益)。可见， 方向图由许多波束组成，并且，沿天线对称轴方向有最大的增 益 Gmax ，而当与轴向偏离角度 α 时，增益减小。对应最大增益 的波束称为主波束(或主瓣)， 而其它波束称为旁瓣。以主波束 增益峰值向轴两侧各下降3 dB的半功率点宽度，称为波束宽度。 天线方向图常常以图6.1(b)所示的形式表示。
TL 1 TN 1 TA2 LA2
To TL
(6.4)
调节A１的衰减量，使输出M的指示仍为M1, 设此时LA1=L2，则
由式(6.3)和式(6.5)可得
TL Tr M1 Kc L2 r TL Tr L2 Y1 TA Tr L1
(6.5)
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天线增益 Gmax － 3 dB 下 降 3 dB
1
D
30 dB 典 型 值
G( )

Gmax
3 dB
－ 1 O
1

3 dB
半功率波束宽度
(a)
(b)
图 6.1 天线方向图 (a) 用极坐标表示的天线方向图； (b) 用直角坐标表示的天线方向图
于是由式(6.3)和式(6.8)可得
(6.8)
To Tr L3 Y2 TA Tr L1
(6.9)
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试 这样由式(6.6)和式(6.9)可求得
To TL T TA Tr Y2 Y1
(6.10)
通常取To=290K；TL为低温负载噪声温度，由冷却机决定，如氦 冷却系统可达10~20K；Y1、Y2可由A1的衰减量L1、L2和L3算出。
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6.3 验证测试项目与测试方法
6.3.1 G/T值的测量
目前， 普遍采用的测量方法有三种：射电星法、 信标塔法
和卫星法。 利用能发射宽带无线电波的天体 (简称射电星)作为 信号源的测量方法称为射电星法，该方法能直接测量 G/T 值， 而信标塔法和卫星法则通过分别测量天线接收增益和系统噪声 温度来确定G/T值。在这些方法中，射电星法精度较高，而卫星
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试
当前，CCIR、INTELSAT和许多国家都对地球站天线旁瓣
电平作了规定。旁瓣电平实际上是指该旁瓣所在空间角θ位置 的天线增益G(θ)。例如，CCIR提出，对D/λ≥150的天线， 必须 满足
29 25lg dB Gi ( ) 10dB
法方便易行但精度不理想；利用信标塔测量时，需要有合适高
度的山头或特制的信标塔。
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试 1. 接收系统噪声温度的测量
天线
馈线系统 SW TA 低 噪 声 Tr (接 收 机 2) TN To 衰减器 dB A 2 TL 低温负载 放大器 K1 衰减器 A 1 dB (接 收 机 1) K2
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第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试
6.1 新地球站入网运行程序
6.2 地球站的必备工作特性
6.3 验证测试项目与测试方法
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试
6.1 新地球站入网运行程序
1. 入网申请与批准
新建地球站要向 INTELSAT( 在我国要通过原邮电部电信总
极化波是完全隔离的，即如果接收天线只与一种极化波相匹配，
那么当它接收两个正交极化波时，只能吸收与其匹配极化波的 全部功率，而抑制另一个正交的极化波。
实际上，由于极化波的纯度不高或者由于传输路径的去极
化效应，总会使传输的单一极化波分解成一个与原极化波方向 相同的主极化波分量和另一个正交的交叉极化分量。
天线的指向，与轨道上任何地球静止卫星相连通。
5. 跟踪方式 地球站应配备手动和自动两种跟踪方式，有时还要求具有 程序跟踪方式。 6. 系统带宽 系统带宽包括馈源系统、接收系统和发射系统的带宽。通 常, 系统带宽要达到500 MHz。
第6章 卫星通信网络建立、入网验证和系统测试 7. 有效全向辐射功率(EIRP) 为达到足够而稳定的 EIRP ，要求地球站发射机能发射较大 的射频信号功率，并且要非常稳定，通常要求此功率为几百瓦 到十几千瓦， 变化在额定值的±0.5 dB以内。 8. 载波频率容限 为保证卫星转发器频带的有效利用，减小互调噪声，地球 站所发射频率必须很精确。对于SCPC/PSK和电视载波， 射频 容限为±250 kHz。 9. 射频带外辐射 每个地球站的带宽外 EIRP 可引起对卫星转发器和其它通信 系统的干扰，因此必须对射频带外辐射进行限制。通常要求带 外总的有效全向辐射功率应小于 4 dB/4 kHz。