双卫星Ku波段自动对星系统研究及应用展望

郑学东，高云勇

（南京中网卫星通信股份有限公司，南京 210061）

双卫星Ku波段自动对星系统研究及应用展望

郑学东，高云勇

（南京中网卫星通信股份有限公司，南京 210061）

本文介绍了一套Ku波段天线切换两种通信模式的装置，包括双通信系统寻星控制器、人机操作单元、天线、双工器、LNB、功分器、下行频率适配器、普通卫星调制解调器、IP-STAR卫星调制解调器、普通卫星BUC、IPSTAR卫星BUC及上行波导转换器。它在现有卫星通信系统上增加了下行频率适配器和上行波导转换器，将原来分立的两套Ku波段通信系统融合为一套系统，大幅度减少成本，有利于卫星通信技术的推广应用。

IP-STAR和亚洲七号卫星；Ku波段；自动对星；应用展望

1 引言

近年来，随着各行各业信息化建设的普及提高，卫星通信技术得到了普遍使用，从而促进各行各业应对重大事件和应急情况能力的提高；反过来，各行各业对卫星通信技术强烈需求，促进了卫星通信技术的蓬勃发展，社会资本加大卫星通信新技术新体制的投入，大数据、超高清、移动互联、跨区域互通、动态立体调度等需求，使得多用户经常在不同体制卫星通信技术的设备、不同卫星转发器、不同区域之间参加保障活动。

根据上述需求，本文介绍了IP-STAR卫星系统和亚洲七号卫星双卫星Ku波段自动对星系统研究。其中，IP-STAR卫星系统应用描述，是基于IP-STAR卫星的下行链路采用层叠在OFDM上的TDM技术，其上行链路采用基于多节点多址技术的MF-TDMA卫星通信技术体制及设备；亚洲七号卫星系统应用描述，是基于FDMA（频分多址）/DAMA（按需分配多址）/dSCPC（动态SCPC）卫星通信技术体制及设备。

2 IP-STAR和亚洲七号

2.1 IP-STAR卫星

IP-STAR卫星是Space System/Loral（SS/L）劳拉空间系统公司（美国）制造，于2005年8月11日发射成功，轨道位置东经119.5°，服务时间截止至2022年6月31日。

如图1所示，IP-STAR卫星用23个Ku点波束、1个Ku成型波束、1个Ku广播波束覆盖中国大陆，并设有北京、上海、广州三个关口站，相互之间通过地面光缆相连接。卫星为中国大陆提供约12Gb/s的通信能力。北京关口站监控管理的波束为301，302，303，304，305，306，307，308，311（9个点波束）和东部1个广播波束；上海关口站监控管理的波束为312，313，317，318，321，322（6个点波束）和西部1个成形波束；广州关口站监控管理的波束为309，310，314，315，316，319，320，323（8个点波束）。图2为IP-STAR卫星系统通信拓朴图，表1为IPSTAR卫星通信系统主要终端。

图1 IP-STAR卫星对中国大陆的覆盖图

图2 IP-STAR卫星系统通信拓朴图

表1 IP-STAR卫星通信系统主要终端

2.2 亚洲七号卫星

亚洲七号卫星于2011年11月26日发射，定点于东经105.5°，接替了1999年发射的亚洲3S卫星。它采用美国劳拉空间系统公司制造的Space Systems/ Loral 1300平台，预计使用寿命大于15年，控轨精度优于±0.05°。图3为亚洲七号卫星覆盖图，图4为亚洲七号拓朴图，图5为亚洲七号主要终端图。

亚洲七号卫星装有28个C波段转发器，转发器带宽为36兆赫，采用65瓦行波管放大器并配置线性化器，可覆盖亚洲、中东、澳大利亚、新西兰以及中亚等地区。

图3 亚洲七号卫星覆盖图

亚洲七号卫星装有17个Ku波段转发器，采用150瓦行波管放大器并配置线性化器及自动电平控制装置。Ku波段转发器配置东亚、南亚及一个可移动波束，转发器切换功能提供了最大载荷配置的灵活性。

图4 亚洲七号卫星通信拓朴图

图5 亚洲七号卫星通信系统主要终端图

3 双卫星Ku波段自动对星系统研究

3.1 Ku波段自动对星原理

图6 系统连接的原理图

3.2 双星信标机

（1）卫星信标（跟踪）接收机用于卫星通信地球站的总动跟踪系统

它的任务是捕获同步卫星发出的信标信号，并对其下变频，变换成中频信号，然后检测出与信标信号强度成正比的直流电压，给出卫星信标信号（即目标）相对与天线在不同角度位置时所对应的信号强度电压，以直流电压形式送给饲服控制系统，完成天线对卫星的自动跟踪，此款信标机可以跟踪信标也可以跟踪调制信号，具有宽、窄带切换使用功能，动态与固定斜率切换使用功能，掉电保存频点的功能等。双星信标机主要部件见表2。

表2 双星信标机主要部件

（2）增加IP-STAR卫星广州关口站深圳及周边城市的点波速

图7 IP-STAR卫星广东地区覆盖图

表3 广东地区关口站频率表

（3）增加给LNB供电的功能

供电范围为DC13.3V～DC16V。

双星频率适配器主要部件见表4，本机（双星频率适配器）采用两次变频方式，把外部射频信号经一次变频变成射频，再进行下变频后实现频率变频，这样处理的好处可以解决镜频干扰，变频寄生干扰频率。图8为变频器内部原理框图。

表4 双星频率适配器主要部件

图8 变频器内部原理框图

4 应用展望

双卫星Ku波段自动对星系统，是针对使用IPSTAR卫星体制和使用亚洲七号卫星的用户而研制的，平时用户使用IP-STAR卫星通信体制，在需和亚洲七号卫星通信网互联互通时，可自动切换到亚洲七号卫星通信网，保护了用户前期投资，同时还可对亚洲七号卫星通信网起到灾备作用。

根据双卫星Ku波段自动对星系统原理，可以拓展到其他体制卫星通信系统，形成双卫星或双模式或多模式自动对星系统，确保不同体制的卫星通信系统在终端层面互联互通，最大效率利用不同的卫星资源，为应急救援做保障做贡献。

Study and Application Prospect of Ku-band Automatic Tracking System of Double Satellites’ Antenna

Zheng Xuedong, Gao Yunyong
(Nanjing China-Spacenet Satellite Telecom Co.,Ltd., Nanjing, 210061)

The invention is a set of equipment for Ku-band antenna’s switch of two communication modes, including satellite-tracking controller of two communication systems, man-machine operation unit, antenna, duplexer, LNB(Low Noise Block), power divider, downlink frequency adapter, ordinary satellite modem, IP-STAR satellite modem, ordinary satellite BUC(Block Up-Converter), IP-STAR satellite BUC(Block Up-Converter) and uplink waveguide switch. This invention also disclosed application methods based on the said equipment. The invention added downlink frequency adapter and uplink waveguide switch to the existing satellite communication system and merged the original two discrete Ku-band communication systems into one system, which reduced the costs by a large margin, and was beneficial to the popularization application of satellite communication technology.

IP-STAR and Asia 7 satellite; Ku-band; automatic satellite-tracking; application prospect

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.05.007

TN927+.2

A

1672-7274（2015）05-0024-04

郑学东，男，工程师，南京中网卫星通信股份有限公司高级项目经理。高云勇，男，工程师，现任职于南京中网卫星通信股份有限公司。