X/Ka頻段遙感衛(wèi)星地面接收信道便攜式測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

林波濤,王萬(wàn)玉,張洪群,李 安,馮旭祥,李 凡,王 強(qiáng)

(中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所，北京　100094)

X/Ka頻段遙感衛(wèi)星地面接收信道便攜式測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

林波濤,王萬(wàn)玉**,張洪群,李 安,馮旭祥,李 凡,王 強(qiáng)

(中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所，北京100094)

為解決X/Ka信道在建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中測(cè)試設(shè)備笨重、功能單一、設(shè)備操作復(fù)雜、工作狀態(tài)無(wú)法獲取等弊端,通過(guò)優(yōu)化中頻與射頻鏈路方案、小型化與多功能集成設(shè)計(jì)、集中監(jiān)控與射頻線纜供電等方式,設(shè)計(jì)了一種便攜式X/Ka頻段遙感衛(wèi)星接收信道測(cè)試系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了1 GHz寬帶X/Ka衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面接收系統(tǒng)射頻(7.9～8.9 GHz、18～20 GHz、25～27.5 GHz 3個(gè)頻段,有線或無(wú)線)、中頻環(huán)路的調(diào)試和測(cè)試(1.2 GHz、1.5 GHz 2個(gè)頻段)及信道的測(cè)試系統(tǒng)的集中監(jiān)控、高階調(diào)制、多種編碼、多普勒仿真、噪聲源添加等功能,極大地方便了現(xiàn)場(chǎng)或野外測(cè)試應(yīng)用。

遙感衛(wèi)星地面接收系統(tǒng);X/Ka接收信道測(cè)試;便攜式設(shè)計(jì);集中監(jiān)控

引用格式:林波濤，王萬(wàn)玉，張洪群，等.X/Ka頻段遙感衛(wèi)星地面接收信道便攜式測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電訊技術(shù)，2016，56(3)：278-283.[LIN Botao，WANG Wanyu，ZHANG Hongqun，et a1.Design of a Portab1e test system for X/Ka-band remote sensing sate11ite data receiving channe1s [J].Te1ecommunication Engineering，2016，56(3)：278-283.]

1　引 言

隨著對(duì)地觀測(cè)技術(shù)及遙感應(yīng)用需求的發(fā)展，衛(wèi)星有效載荷的時(shí)間分辨率、空間分辨率、輻射分辨率、光譜分辨率等不斷提高，星地鏈路需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來(lái)越大，所占用的帶寬也越來(lái)越寬，但現(xiàn)有的星地鏈路卻不能滿足大數(shù)據(jù)量的傳輸，遙感信息與數(shù)據(jù)傳輸能力之間的矛盾日益凸顯[1]。

在對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面接收系統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)中，一般將信號(hào)的編碼、調(diào)制及濾波等在中頻進(jìn)行，然后通過(guò)上變頻器將頻率搬移到較高的頻段，最后接入到地面接收系統(tǒng)測(cè)試耦合口，或饋送到標(biāo)校塔信標(biāo)天線，模擬衛(wèi)星下行信號(hào)實(shí)現(xiàn)地面接收系統(tǒng)的測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)作為衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面接收系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其性能的好壞直接影響地面接收系統(tǒng)性能的檢測(cè)水平。

目前的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)普遍采用S/X頻段進(jìn)行下傳，而相應(yīng)的地面接收系統(tǒng)也基于S/X頻段來(lái)進(jìn)行。為了解決遙感信息與星地鏈路的數(shù)據(jù)傳輸能力之間的矛盾，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外航天任務(wù)也由現(xiàn)在的S/X頻段向Ka頻段轉(zhuǎn)變[2]。然而，目前并沒(méi)有在軌的Ka頻段低軌衛(wèi)星，也無(wú)相應(yīng)的地面接收系統(tǒng)，需要對(duì)Ka頻段低軌衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)進(jìn)行研制[3]。遙感衛(wèi)星使用Ka頻段下傳衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)地面接收系統(tǒng)提出了更高、更新的技術(shù)要求，涉及的技術(shù)需求、關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)途徑尚未開(kāi)展深入的研究[4]，同時(shí)在地面接收系統(tǒng)建設(shè)與升級(jí)改造的過(guò)程中，需采用測(cè)試系統(tǒng)對(duì)X/Ka頻段低軌衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)性能進(jìn)行測(cè)試，X/Ka頻段遙感衛(wèi)星地面接收信道測(cè)試系統(tǒng)針對(duì)此需求進(jìn)行研制[5-6]。

2　系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)X/Ka信道測(cè)試功能的整個(gè)系統(tǒng)包括X/Ka信道測(cè)試監(jiān)控分系統(tǒng)、測(cè)試調(diào)制器、X頻段上變頻器及X-Ka頻段上變頻器。如圖1所示，X/Ka信道測(cè)試監(jiān)控分系統(tǒng)用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)測(cè)試調(diào)制器、X頻段上變頻器、X-Ka頻段上變頻器進(jìn)行工作參數(shù)配置和狀態(tài)監(jiān)控；測(cè)試調(diào)制器為雙通道高速測(cè)試調(diào)制器，用于對(duì)原始數(shù)據(jù)或偽隨機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、調(diào)制、多普勒頻偏控制，最后輸出1.2 GHz和1.5 GHz中頻信號(hào)；X頻段上變頻器用于將測(cè)試調(diào)制器輸出的信號(hào)上變頻至X頻段；X-Ka頻段上變頻器用于將X頻段上變頻器輸出的信號(hào)變頻至Ka頻段。

圖1　X/Ka頻段遙感衛(wèi)星地面接收信道測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 B1ock diagram of X/Ka-band remote sensing sate11ite data receiving channe1s test system

X/Ka頻段遙感衛(wèi)星地面接收信道測(cè)試系統(tǒng)能夠完成X/Ka頻段遙感衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)的測(cè)試工作，包括信道的射頻鏈路(包含X、Ka兩個(gè)頻段)檢測(cè)與中頻鏈路(1.2 GHz和1.5 GHz)檢測(cè)。

在射頻環(huán)路測(cè)試中，Ka頻段上變頻器輸出的射頻信號(hào)接入標(biāo)校塔Ka頻段天線輸入端或Ka信道的射頻鏈路測(cè)試耦合口，可以實(shí)現(xiàn)Ka頻段衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面接收系統(tǒng)下行鏈路的有線或無(wú)線測(cè)試；X頻段上變頻器的輸出信號(hào)可以輸出至衛(wèi)星信號(hào)標(biāo)校塔X頻段天線或X信道的射頻鏈路測(cè)試耦合口，實(shí)現(xiàn)X頻段衛(wèi)星接收系統(tǒng)下行鏈路的有線或無(wú)線測(cè)試。

在中頻鏈路測(cè)試中，測(cè)試調(diào)制器輸出的調(diào)制信號(hào)通過(guò)中頻矩陣開(kāi)關(guān)輸出至解調(diào)器輸出端，實(shí)現(xiàn)解調(diào)器的各類測(cè)試，同時(shí)解調(diào)器輸出的基帶數(shù)據(jù)通過(guò)基帶矩陣開(kāi)關(guān)接入數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄設(shè)備的各類測(cè)試，從而實(shí)現(xiàn)中頻環(huán)路測(cè)試及基帶環(huán)路測(cè)試。

圖2　X/Ka測(cè)試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控信息交互示意圖Fig.2 Diagram of the network centra1ized monitoring information exchange

整套系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中監(jiān)控，如圖2所示，X/Ka信道測(cè)試監(jiān)控分系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)完成對(duì)測(cè)試調(diào)制器、X頻段上變頻器、X-Ka頻段上變頻器的監(jiān)控，包括各設(shè)備的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)查詢、工作指令下達(dá)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理，提高系統(tǒng)的集成度和實(shí)用性。

3　分系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1X/Ka信道測(cè)試監(jiān)控分系統(tǒng)

X/Ka信道測(cè)試監(jiān)控分系統(tǒng)包括主程序管理模塊、測(cè)試調(diào)制器工作參數(shù)配置模塊、X頻段上變頻器工作參數(shù)配置模塊、X-Ka頻段上變頻器工作參數(shù)配置模塊、設(shè)備工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、通信配置模塊、指令交互信息管理模塊和用戶管理模塊等。如圖3所示，各模塊的功能和輸入輸出，以及模塊間的交互集成在多個(gè)軟件包里。

X/Ka信道測(cè)試監(jiān)控分系統(tǒng)的運(yùn)行主要是由工作參數(shù)配置與信息交互及系統(tǒng)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)查詢兩個(gè)工作流程來(lái)驅(qū)動(dòng)。如圖3所示，工作參數(shù)配置與信息交互對(duì)應(yīng)的工作流程：用戶在主界面調(diào)取測(cè)試調(diào)制器、X頻段上變頻器、X-Ka頻段上變頻器的工作參數(shù)配置模塊，3個(gè)配置模塊各自調(diào)取已保存的Xm1配置文件，進(jìn)行參數(shù)校驗(yàn)及保存后向3個(gè)設(shè)備(測(cè)試調(diào)制器、X頻段上變頻器以及X-Ka頻段上變頻器)下達(dá)發(fā)送指令；主應(yīng)用程序調(diào)取網(wǎng)絡(luò)通信模塊的TCP/IP數(shù)據(jù)發(fā)送類進(jìn)行工作參數(shù)的發(fā)送；網(wǎng)絡(luò)通信模塊監(jiān)聽(tīng)接收來(lái)自各設(shè)備的參數(shù)配置反饋指令，解析后將結(jié)果反饋到指令交互信息管理模塊，并由其實(shí)現(xiàn)指令信息在主界面上的實(shí)時(shí)顯示，從而完成一個(gè)參數(shù)配置指令下達(dá)與交互的流程。

3.2 大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)上所發(fā)揮的作用，用一個(gè)詞來(lái)概括就是“智慧農(nóng)業(yè)”，大數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)就是智慧思維，這種智慧的主體不是人類，而是經(jīng)過(guò)挖掘的大數(shù)據(jù)，這是跨越式的改變。在地球上，智慧一直是人類所獨(dú)有的，現(xiàn)在由于大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，有了人工智能，這種智能在某些領(lǐng)域已經(jīng)超越了人類。 同樣，智慧農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)也是農(nóng)業(yè)發(fā)展突破性的改變，這種改變可以用3個(gè)關(guān)鍵詞來(lái)概括，就是耦合、精準(zhǔn)、決策。

圖3　X/Ka信道測(cè)試監(jiān)控分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.3 B1ock diagram of X/Ka channe1 test monitoring and contro1 system

3.2測(cè)試調(diào)制器

本文設(shè)計(jì)的測(cè)試調(diào)制器是具有多種調(diào)制體制和高效編碼的雙通道高速測(cè)試調(diào)制器，包括小型工控機(jī)平臺(tái)、調(diào)制數(shù)字信號(hào)處理卡和調(diào)制模擬信號(hào)處理卡。該設(shè)備具有多種調(diào)制體制和高效編碼的雙通道高速測(cè)試調(diào)制器，采用全數(shù)字調(diào)制結(jié)構(gòu)和算法，能夠?qū)崿F(xiàn)多數(shù)據(jù)源輸入、編碼成幀、卷積編碼、多種調(diào)制模式、成形濾波、中頻輸出控制(數(shù)控、程控衰減)、噪聲疊加、多普勒頻移等功能，最終能夠?qū)崿F(xiàn)1.2 GHz和1.5 GHz中頻信號(hào)的輸出，可滿足對(duì)不同輸入中頻的鏈路設(shè)備的各項(xiàng)功能和性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試及作為輸出至X頻段上變頻器的中頻信號(hào)的需求。

測(cè)試調(diào)制器采用基于大規(guī)模FPGA+DSP的可編程平臺(tái)，在小型工控機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)源輸入、編碼成幀、卷積編碼、多種調(diào)制模式(BPSK、QPSK、 S/OQPSK、8PSK、16QAM、16APSK)、成形濾波、中頻輸出控制(數(shù)控、程控衰減)、噪聲疊加、多普勒頻移等功能。該設(shè)備具備多種測(cè)試信號(hào)源的輸入，實(shí)現(xiàn)1.2 GHz和1.5 GHz兩種中頻調(diào)制信號(hào)輸出。設(shè)備整體尺寸為111 mm(寬)×212 mm(高)×420 mm (深)，總質(zhì)量為7.3 kg。制作成這種規(guī)格的設(shè)備在保證高性能(包括可擴(kuò)展性)的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的便攜性(如單人雙肩包)，極大地方便戶外進(jìn)行標(biāo)校塔測(cè)試。

在圖4所示的結(jié)構(gòu)框圖中，調(diào)制數(shù)字信號(hào)處理板卡通過(guò)PCI-E接口與上位機(jī)連接，在上位機(jī)的控制下對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼成幀、卷積編碼、差分編碼、星座映射、成形濾波、重采樣、數(shù)字化調(diào)制和數(shù)字衰減，并通過(guò)DAC實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)輸出，以及NCO在多普勒模塊的控制下，實(shí)現(xiàn)了多普勒頻率仿真。

圖4　測(cè)試調(diào)制器的結(jié)構(gòu)框圖Fig.4 B1ock diagram of test modu1ator device

由于采用基于大規(guī)模FPGA+DSP的可編程平臺(tái)并在FPGA+DSP平臺(tái)上采用4.0 GsamP1es/s的DAC，該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)中頻的全數(shù)字化。調(diào)制數(shù)字信號(hào)處理板卡的信號(hào)主鏈路由FPGA、數(shù)據(jù)選擇(ECL、大尺寸衛(wèi)星/測(cè)試數(shù)據(jù)、內(nèi)部的偽隨機(jī)數(shù)據(jù)、板卡內(nèi)部512 MB的測(cè)試循環(huán)播發(fā)數(shù)據(jù))、編碼成幀、星座映射、成形濾波或LPF、重采樣、調(diào)制、多普勒仿真、數(shù)字衰減、4 GsamP1es/s DAC、差分LPF等模塊組成，在上位機(jī)控制數(shù)據(jù)/狀態(tài)/參數(shù)傳輸管理單元和監(jiān)控配置單元及其他模塊配合下實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制。

調(diào)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制處理板卡可以通過(guò)RS232接口控制調(diào)制模擬信號(hào)處理卡，調(diào)制模擬信號(hào)處理卡對(duì)調(diào)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制處理板卡輸出的中頻信號(hào)進(jìn)行濾波和程控衰減，濾除帶外的諧波和干擾。其中，程控衰減和數(shù)字衰減組合可以實(shí)現(xiàn)分辨率高達(dá)0.01 dB精度、范圍54 dB的幅度衰減輸出。調(diào)制模擬信號(hào)處理板卡搭載10～2 000 MHz的噪聲源，并通過(guò)RS232接口接受調(diào)制數(shù)字信號(hào)處理卡的控制，實(shí)現(xiàn)峰值達(dá)16 dB的高斯白噪聲輸出。

3.3X頻段上變頻器

X頻段上變頻器將頻率1.2 GHz/1.5 GHz中頻信號(hào)上變頻至X頻段(8.45 GHz±500 MHz)，輸入增益可調(diào)(0～30 dB，1 dB步進(jìn))，主要包括放大器、混頻器、濾波器及數(shù)控衰減器等部件、+15 V直流電輸出單元等部件。該設(shè)備具有將內(nèi)部+15 V直流電輸出的能力，可以通過(guò)射頻信號(hào)線纜為后級(jí)系統(tǒng)供電。根據(jù)實(shí)際需要可以將X頻段上變頻器外形尺寸設(shè)計(jì)為374 mm×370 mm×116 mm，提高了便攜性。

X頻段上變頻器的中頻輸入濾波器通頻帶為1 100～1 900 MHz，需要對(duì)鏡像頻率進(jìn)行抑制。在測(cè)試系統(tǒng)中，鏡像頻率為14.3～16.5 GHz，濾波器在該頻段的抑制可以達(dá)到70 dBc以上，滿足了鏡像抑制大于60 dBc的要求。射頻濾波器對(duì)本振頻段的抑制有50 dBc以上，采用兩級(jí)濾波，可保證射頻輸出端的本振泄露電平在-80 dBm以下，且?guī)怆s散抑制可主要由射頻濾波器保證。X頻段上變頻器采用一次變頻，本振為6 400～7 500 MHz，沒(méi)有組合雜散落在帶內(nèi)，兩級(jí)濾波器可以滿足帶外雜散抑制要求；在輸入端接濾波器，濾波器的駐波小于1.3，并接電阻π型匹配電路，確保了產(chǎn)品輸出駐波小于1.5。射頻信號(hào)輸出端為隔離器，可以有效保證X頻段上變頻器駐波要求。

在測(cè)試過(guò)程中，X頻段上變頻器的輸出信號(hào)分為兩路，其中一路輸出至X頻段衛(wèi)星接收系統(tǒng)射頻鏈路測(cè)試耦合口或標(biāo)校塔X頻段天線，實(shí)現(xiàn)X頻段衛(wèi)星接收系統(tǒng)的有線或無(wú)線測(cè)試，另外一路輸出至X-Ka頻段上變頻器以進(jìn)行Ka頻段上變頻。

3.4Ka頻段上變頻器

X-Ka上變頻器具有兩級(jí)變頻鏈路，X-Ka上變頻器包括放大器、混頻器、濾波器及數(shù)控衰減器。如圖5所示，在一級(jí)變頻單元的輸入前端設(shè)置一個(gè)數(shù)控衰減器，當(dāng)大信號(hào)傳輸進(jìn)入時(shí)可將數(shù)控衰減器置于衰減狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)一級(jí)Ka頻段射頻信號(hào)輸出。

圖5　Ka上變頻器的結(jié)構(gòu)框圖Fig.5 B1ock diagram of Ka-converter device

本文的測(cè)試系統(tǒng)在架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到功耗及實(shí)際使用的需求，高頻段的Ka鏈路可以通過(guò)遠(yuǎn)控實(shí)現(xiàn)電源開(kāi)啟/關(guān)閉，信號(hào)輸入采用開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。根據(jù)實(shí)際需要可以將X-Ka頻段上變頻器外形尺寸設(shè)計(jì)為374 mm×370 mm×116 mm，這種設(shè)計(jì)使得XKa頻段上變頻器設(shè)備的重量能夠大大減輕，實(shí)現(xiàn)了便攜式設(shè)計(jì)。

在X-Ka頻段上變頻器的18～20 GHz一級(jí)變頻鏈路中，輸入的X頻段的信號(hào)頻率為8.45 GHz± 500 MHz，經(jīng)隔離器、濾波器、衰減器、放大器調(diào)制處理后與Ka頻段的一級(jí)本振信號(hào)進(jìn)行混頻。通過(guò)混頻能夠?qū)?.45 GHz±500 MHz搬移到18～19 GHz、18.5～19.5 GHz、19～20 GHz，然后再由控制器通過(guò)對(duì)選控開(kāi)關(guān)的控制對(duì)混頻后的18～19 GHz、18.5～19.5 GHz、19～20 GHz三個(gè)頻率范圍的信號(hào)進(jìn)行選擇，再經(jīng)放大、可調(diào)衰減、濾波后進(jìn)入分路器，從而實(shí)現(xiàn)18～20 GHz的Ka頻段射頻信號(hào)輸出。其中，分路器分出的一路18～20 GHz的Ka頻段射頻信號(hào)將直接饋送到發(fā)送天線發(fā)往接收端，而分路器分出的另一路18～20 GHz的Ka頻段射頻信號(hào)將作為二級(jí)變頻的輸入。

在X-Ka頻段上變頻器的25～27.5 GHz二級(jí)變頻鏈路中，經(jīng)分路器分出的另一路18～20 GHz的Ka頻段射頻信號(hào)經(jīng)選控開(kāi)關(guān)接入并進(jìn)行濾波、增益調(diào)整后與Ka頻段的二級(jí)本振信號(hào)進(jìn)行混頻，混頻后的信號(hào)再經(jīng)濾波、放大、衰減后輸出25～27.5 GHz的Ka頻段射頻信號(hào)。

需要說(shuō)明的是X-Ka頻段上變頻器的供電是由X變頻器通過(guò)射頻電纜饋直流電+15 V到輸入端口，該設(shè)計(jì)能夠減除電源交直流變壓模塊，不僅帶來(lái)便攜性，還可實(shí)現(xiàn)Ka上變頻器直接搬移到標(biāo)校塔上，降低Ka頻段信號(hào)的線纜損耗。

4　測(cè)試結(jié)果及分析

在整個(gè)系統(tǒng)整體聯(lián)調(diào)測(cè)試中，如圖6所示，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)進(jìn)行工作參數(shù)配置和狀態(tài)巡檢；解調(diào)器端設(shè)置與調(diào)制對(duì)應(yīng)的解調(diào)模式和解碼方式，對(duì)調(diào)制器輸出的1.2 GHz和1.5 GHz中頻調(diào)制信號(hào)和調(diào)制器的各項(xiàng)功能進(jìn)行檢測(cè)；調(diào)制器輸出的中頻信號(hào)通過(guò)分路器輸出至X上變頻器，在X、Ka上變頻器端用頻譜儀對(duì)輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。圖7和圖8所示為中頻和Ka一個(gè)頻段的信號(hào)。

圖6　系統(tǒng)整體聯(lián)調(diào)測(cè)試Fig.6 Joint test of the system

圖7　中頻(8PSK)信號(hào)解調(diào)解碼的星座圖Fig.7 Conste11ation of IF decoding&demodu1ation

圖8　Ka頻段(27 GHz)射頻信號(hào)頻譜Fig.8 RF sPectrum of Ka-band

X/Ka信道測(cè)試系統(tǒng)所涉及的技術(shù)指標(biāo)眾多，限于篇幅，僅列出部分關(guān)鍵指標(biāo)。表1所示為調(diào)制編碼及帶寬測(cè)試，可見(jiàn)解調(diào)及譯碼星座圖鎖定正確，誤碼檢測(cè)正確，帶寬測(cè)量值偏離期望值±3 MHz；表2和表3為中頻、射頻(X、Ka)信號(hào)頻率上下限最惡劣的一些相關(guān)技術(shù)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果。

表1　調(diào)制編碼及帶寬Tab.1 Bandwidth with different modu1ation modes

表2　測(cè)試調(diào)制輸出的中頻信號(hào)技術(shù)指標(biāo)Tab.2 OutPut modu1ated IF signa1 sPecifications in test

表3　上變頻器設(shè)備輸出的X、Ka頻段射頻信號(hào)技術(shù)指標(biāo)Tab.3 X/Ka-band RF signa1s sPecifications of the uPconverter

從前文描述及具體指標(biāo)測(cè)試中可以看出，該系統(tǒng)具有高速雙通道多種調(diào)制與高效編碼的中頻信號(hào)(包含1.2 GHz與1.5 GHz兩個(gè)頻段)輸出，X頻段(8.45 GHz±500 MHz)與Ka雙頻段(包含18～20 GHz、25～27.5 GHz兩個(gè)頻段)有線或無(wú)線射頻信號(hào)輸出功能，信號(hào)增益可以實(shí)現(xiàn)較大范圍調(diào)整，具備多數(shù)據(jù)源輸入、編碼成幀、卷積編碼、成形濾波、噪聲疊加、多普勒頻移等功能，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)如鏡像抑制、帶外抑制、噪聲系數(shù)、輸入/輸出駐波比、1 dB壓縮點(diǎn)、群延時(shí)、幅度平坦度、本振相位噪聲以及可靠性等能夠滿足對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星地面系統(tǒng)上行鏈路的檢測(cè)設(shè)計(jì)要求。

5　結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的X/Ka頻段遙感衛(wèi)星地面信道測(cè)試系統(tǒng)，在滿足遙感衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)要求的情況下，實(shí)現(xiàn)了工作模式多樣化、信號(hào)源與調(diào)制和編碼模式多樣化、信號(hào)功率大小與頻段輸出可調(diào)，整套設(shè)備能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，滿足了中頻(2個(gè)頻段)環(huán)路和X/Ka射頻環(huán)路(3個(gè)頻段)有線/無(wú)線微波信號(hào)環(huán)路測(cè)試需求，充分考慮戶外使用的一系列問(wèn)題(測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)方便搬移和野外標(biāo)校塔測(cè)試)，相較于現(xiàn)有設(shè)備價(jià)格昂貴、功能單一、粗大笨重(1臺(tái)4U、2臺(tái)1U標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu))，整套設(shè)備單人即可搬運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了便攜性使用需求，滿足了未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)遙感衛(wèi)星地面接收信道測(cè)試的各項(xiàng)需求，為地面系統(tǒng)建設(shè)提供了可靠的調(diào)試和測(cè)試手段，縮短了研制、建設(shè)周期。進(jìn)一步的工作包括無(wú)線通信和軟件升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)的遠(yuǎn)程部署，能夠極大地方便野外標(biāo)校測(cè)試等工作。

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林波濤(1980—)，男，山東昌邑人，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)樾盘?hào)與信息處理；

LIN Botao was born in Changyi，Shandong Province，in 1980.He is now an engineer with the M.S.degree.His research direction is signa1 and information Processing.

Emai1：1inbt@radi.ac.cn

王萬(wàn)玉(1962—)，男，安徽當(dāng)涂人，1990年獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為研究員、碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)樾盘?hào)與信息處理。

WANG Wanyu was born in Dangtu，Anhui Province，in 1962.He received the M.S.degree in 1990.He is now a senior engineer of Professor and a1so the instructor of graduate students. His research direction is signa1 and information Processing.

Emai1：wywang@ceode.ac.cn

Design of a Portable Test System for X/Ka-band Remote Sensing Satellite Data Receiving Channels

LIN Botao，WANG Wanyu，ZHANG Hongqun，LI An，F(xiàn)ENG Xuxiang，LI Fan，WANG Qiang
(Institute of Remote Sensing and Digita1 Earth，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100094，China)

In construction and oPeration of X/Ka-band remote sensing sate11ite data receiving channe1s test system，the equiPment is heavy，its function is unitary，its oPeration is comP1ex and its working state can not be obtained.To so1ve above Prob1ems，a new X/Ka-band Portab1e test system is designed by oPtimizing the intermediate frequency(IF)and radio 1ink methods，miniaturization and mu1ti-function integrated design，centra1ized monitoring and radio frequency(RF)cab1e Power suPP1y.The system can emit X/Ka-band RF (7.9～8.9 GHz，18～20 GHz and 25～27.5 GHz，wired or wire1ess)and IF(1.2 GHz and 1.5 GHz) signa1s with 1 GHz bandwidth for the test of sate11ite data ground receiving system.The system is characterized as centra1ized monitoring，variab1e coding and modu1ation，DoPP1er simu1ation and noise source adding functions.It is very suitab1e for the site and outdoor test aPP1ications.

remote sensing sate11ite data receiving system；X/Ka-band data receiving channe1s test；Portab1e design；centra1ized monitoring

TN927;TN919.3

A

1001-893X(2016)01-0278-06

10.3969/j.issn.1001-893x.2016.03.008

2015-10-11;

2016-03-04 Received date:2015-10-11;Revised date:2016-03-04

**通信作者:wywang@ceode.ac.cn Corresponding author:wywang@ceode.ac.cn