一种小型化卫星通信模拟器的设计

肖文定

摘要 由于外场检测设备的小型化、综合化的要求，所以对原有的卫通通信模拟器进行了优化设计，采用了模块化设计和软件无线电技术，并充分考虑外场应用环境，实现了卫通通信模拟器的模块化、小型化设计。

关键词 卫星通信；模拟器；综合化；小型化

中图分类号 TN92 文献标识码 A 文章编号2095—6363（2016）13—0063—02

卫星通信模拟器是一种高精度的标准信号源，是机载卫星接收终端调试和检测的重要工具。近年来，通信卫星经历了多个型号的研制，卫星模拟器也由星载设备改制件组成向由通用测控模拟平台组成发展，状态已日趋成熟。目前的卫通通信模拟器由于体积大、综合化程度低，不适用于外场便携式综合检测设备的需要，且基于软件无线电技术的多功能数字基带得到了长足发展及应用。因此，本文采用模块化技术和软件无线电技术研制了一种小型化卫通通信模拟器，适用于外场平台，功能指标与上一代模拟器一样，但体积、重量均大大降低。

1整机设计

针对卫星通信模拟器的各个功能进行细分，设计为前面板模块、综合管理模块、信道模块、音频模块、终端模块、接口电路模块、混频模块和双工模块。整个系统的实现原理框图如图1所示。

卫星通信模拟器主要完成卫星通信激励信号的产生和卫通通信信号的接收工作，其工作原理如下：1）卫星通信激励信号产生，根据上位机设置的波道状态，把外部提供的音频或数据信号按制式调制到载波频率上，在PTT使能的情况下，从射频接口输出射频激励信号；2）卫通通信信号的接收，在模拟器工作在接收状态时，从射频接口接收卫通通信信号，再对射频信号进行滤波、混频和解调等处理，得到所需的音频或数据信号送给低频接口。

2部件设计

卫星通信模拟器主要由前面板模块、综合管理模块、信道模块、音频模块、终端模块、接口电路模块、混频模块和双工模块组成。

1）前面板模块。前面板模块主要完成上电控制、PTT处理和电源转换等功能，其工作原理框图如图2所示。

2）综合管理模块。综合管理模块主要完成上位机总线控制的接收与回复、对信道模块、音频模块和终端模块等内部模块进行控制和管理工作，其工作原理框图如图3所示。

3）音频模块。音频模块主要完成音频信号处理，包括滤波、缩放、A/D转换及数字编码等工作，其工作原理框图如图4所示。

4）终端模块。终端模块主要完成密钥的管理、时钟及中频的处理工作，其原理框图如图5所示。

5）信道模块。信道模块主要完成收发射频信号的滤波、限幅和放大等工作，其工作原理框图如图6所示。

6）接口模块。接口模块主要完成内部各模块之间的电源信号、音频信号、射频信号、时钟信号和总线信号等信号的转接工作。

7）混频模块。混频模块工作原理如图7所示。

主要技术指标如下：

（1）收发通道隔离度：≥60dB；

（2）射频输出带外抑制要求：≤70dB；

（3）发射通道：输入信号幅度：+2dBm，插损小于0.2：

（4）接收通道：接收输入信号幅度60dBm～0dBm；

（5）频率源为45MHz；

（6）混频输出频率误差：fc×10^-7（fc为标称频率）；

（7）双工模块。双工模块主要实现收发合一的功能，工作原理框图如图8所示。

主要指标如下：

（1）接收通道低端带外抑制：≥30dB；

（2）收发隔离度要求：≥60dB；

（3）插损：发射：≤0.85dB（常温），≤1.0dB（全温）：

（4）接收：≤1.2dB（常温），≤1.4dB（全温）；

（5）輸入输出驻波比：发射≤1.4，接收≤1.5；

（6）承受功率：1W（发射，可连续工作1小时）。

3接口设计

根据输入输出信号的需要，设计的接口型号如表1所示。

低频接口主要包括控制接口、数据接口、PTT接口和音频接口等。

4结构设计

由于该模块要适应部队外场使用，对结构进行了热传导设计、电磁屏蔽设计、三防设计（霉菌、盐雾、湿热）及振动与冲击设计。

1）热传导设计。采用传导散热和辐射散热相结合的方式散热，模块内部的发热器件首先传导到模块的冷板上，再通过机箱的导热条传导到机箱上，从而达到散热目的。整个模块外侧开有散热槽，增大散热面积。

2）电磁屏蔽设计。为达到电磁屏蔽要求，整个模块采用封闭式设计，并且各面板之间的连接处采用屏蔽条达到屏蔽的目的。

3）“三防”（霉菌、盐雾、湿热）设计。（1）本设备材料选择铝板5A06。这种材料耐腐蚀性能好，由于材料选择单一，可以防止不同材料彼此作用、相互影响而引起腐蚀老化等；（2）本设备的上盖板、下盖板、左侧板和右侧板采用焊接的形式焊接成一个整体围框焊件，可避免形成缝隙；围框焊件与前面板和后面板的配合部分安装有导电橡胶条，导电橡胶条安装在围框的凹槽内，对整机整体密封。在结构设计上采用圆角的形式去除零件棱边和尖角；（3）本设备里面所有电路板均喷“三防”漆；“三防”漆用于保护电路板免受环境侵蚀。“三防”漆具有优越的绝缘、防潮、防漏电、防震、防尘、防腐蚀、防老化、耐电晕等特性。电路板装配时全部采用垂直放置的安装方式；（4）本设备连接器的选择满足防霉菌、防盐雾、防湿热、防淋雨、防砂尘的使用环境；（5）本设备所有结构件均采用导电氧化后，导电氧化形成的氧化膜具有较强的耐腐蚀和吸附能力。

4）振动与冲击设计。各螺装处都加装有钢丝螺套，以增强螺装的强度。模块腔体采用铝板加工而成，整个模块外侧开有散热槽，散热槽除了增加散热面积之外还能减轻设备重量，同时增加箱体的强度。侧板内壁有加强筋，能有效的增加侧板强度，减小加工变形。最后设计出的整机结构如图9所示。

5结论

卫通通信模拟器通过对功能的模块化设计、通用化设计、结构紧凑化设计和软件无线电设计，实现了其小型化的目的（与以往型号的模拟器的对比见表2），并成功在数种型号的外场测试仪中进行了应用，为部队外场测试仪器的小型化、综合化贡献了力量。endprint