衛(wèi)星地面站的常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法

周宏新，鄧鵬亮，吳芳偉

（北京航天控制儀器研究所，北京 100094）

0 引言

衛(wèi)星通信實(shí)際上也是一種微波通信，它以衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)，在多個(gè)地面站及移動(dòng)站之間進(jìn)行通信，以其自身的通信范圍大，通訊量大且不受地勢(shì)的影響被社會(huì)廣泛應(yīng)用。任何一條衛(wèi)星通信線(xiàn)路都包括發(fā)端和收端地面站、上行和下行線(xiàn)路以及通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。地面站是衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。為了使衛(wèi)星地面站達(dá)到最佳通信效果，給出衛(wèi)星地面站安裝使用中常見(jiàn)故障及解決方案。

1 常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法

1.1 安裝位置不當(dāng)引起的問(wèn)題

地面站的選址非常重要，由于目前常用的通信衛(wèi)星都是位于赤道上空的同步軌道衛(wèi)星，因此在我國(guó)所在的北半球進(jìn)行地面站建設(shè)選址要注意偏南方向建筑物對(duì)衛(wèi)星遮擋的問(wèn)題，在衛(wèi)星朝向上不能有大型建筑物，尤其是在高緯度的地區(qū)影響更為嚴(yán)重；同時(shí)地面站安裝位置外界電磁干擾源不能大于衛(wèi)星通信的容忍限值，建站之前要進(jìn)行電磁干擾場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量。

（1）地面站采用拋物面天線(xiàn)，天線(xiàn)口徑3 m，調(diào)整天線(xiàn)對(duì)星角度和極化角達(dá)到接收最佳狀態(tài)（信標(biāo)信號(hào)最強(qiáng)），但在測(cè)試的過(guò)程中有雜波干擾，出現(xiàn)畫(huà)面卡頓現(xiàn)象。

可能是地面站天線(xiàn)前面有遮擋，由于衛(wèi)星地面站采用的定向天線(xiàn)，且衛(wèi)星資源為對(duì)地靜止衛(wèi)星，因此天線(xiàn)朝向固定（指向衛(wèi)星方向），在天線(xiàn)與衛(wèi)星之間不能有大型障礙物遮擋，不然會(huì)造成天線(xiàn)接收信號(hào)受阻，影響衛(wèi)星傳輸質(zhì)量，嚴(yán)重的完全不能通信，因此要求天線(xiàn)接收衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，地面站與衛(wèi)星之間不得有障礙物遮擋，天線(xiàn)安裝位置選址非常重要。

重新選擇避開(kāi)遮擋的合適安裝位置。應(yīng)該避開(kāi)高大的建筑物、大樹(shù)、廣告牌、通信基站等障礙物，應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足圖1所示。天線(xiàn)到衛(wèi)星的仰角α要比天線(xiàn)到阻擋物的遮蔽角ψ至少大5°以上，通常要求 10°左右。稱(chēng) α-ψ 為天線(xiàn)的凈空角。

圖1 安裝位置避開(kāi)遮擋

（2）天線(xiàn)調(diào)整好對(duì)星角度后，天線(xiàn)接收信號(hào)忽高忽低，通信信號(hào)時(shí)斷時(shí)續(xù)。原因可能是衛(wèi)星天線(xiàn)誤選在其他微波傳輸路徑上，因而受到微波干擾。

重新選擇位置以避開(kāi)微波干擾。為保證在干擾情況下，地球站仍能正常工作，一般要求干擾電平低于信號(hào)電平25 dB（對(duì)于電視信則應(yīng)低30 db以上）。在選擇站址時(shí)，必須要測(cè)量這些干擾源并調(diào)查其分布情況，確認(rèn)最大干擾電平低于允許值時(shí)才能建站，否則要采取一些措施（如屏蔽干擾信號(hào)），把干擾降至允許值以下。

1.2 天線(xiàn)固定不穩(wěn)引起的問(wèn)題

由于衛(wèi)星通信采用的是定向天線(xiàn)（如拋物面天線(xiàn)等），在衛(wèi)星通信過(guò)程中天線(xiàn)要始終對(duì)準(zhǔn)同步軌道衛(wèi)星，如果天線(xiàn)指向出現(xiàn)偏差，就會(huì)造成通信質(zhì)量差或者不能通信等現(xiàn)象，更為嚴(yán)重者還會(huì)造成零星干擾引起糾紛。因此地面站建設(shè)時(shí)要注意地基要牢固，結(jié)構(gòu)件剛度要足夠，不能產(chǎn)生彈性或塑性變形，同時(shí)固定螺栓要進(jìn)行防松處理，避免在強(qiáng)風(fēng)口安裝地面站等。

（1）天線(xiàn)安裝好當(dāng)時(shí)沒(méi)有問(wèn)題，經(jīng)過(guò)使用一段時(shí)間后信號(hào)傳輸質(zhì)量逐漸下降。可能是風(fēng)刮、震動(dòng)等原因造成天線(xiàn)位置整體位移或饋源、仰角、方位移動(dòng)使天線(xiàn)失調(diào)，因而接收質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)甚至接收不到信號(hào)。對(duì)天線(xiàn)的整體固定要采用膨脹螺栓或水泥地基等做可靠的防風(fēng)、防震固定。

（2）剛果金安德魯6.5 m天線(xiàn)剛安裝好后，當(dāng)時(shí)測(cè)試衛(wèi)星地面站天線(xiàn)工作正常，等進(jìn)行入網(wǎng)測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)天線(xiàn)傳輸質(zhì)量不合格，天線(xiàn)方向圖嚴(yán)重失調(diào)。因固定饋源的支架螺母松動(dòng)，在入網(wǎng)時(shí)天線(xiàn)潰源不斷的晃動(dòng)，使得信號(hào)質(zhì)量下降，造成天線(xiàn)方向圖不合格。對(duì)支架加固處理，上緊螺母，調(diào)整好饋源角度，重新測(cè)試方向圖恢復(fù)正常，通過(guò)入網(wǎng)測(cè)試。

1.3 饋線(xiàn)連接不好引起的問(wèn)題

饋線(xiàn)是連接地面站天線(xiàn)和機(jī)柜設(shè)備的通信線(xiàn)纜，由于地面站大多建于高大建筑的頂層，與通信機(jī)房有一定距離，信號(hào)傳輸過(guò)程不可避免會(huì)受到線(xiàn)路干擾或者線(xiàn)路損耗（距離不能太遠(yuǎn)，如果傳輸距離過(guò)遠(yuǎn)需要采用光端機(jī)等中繼設(shè)備），同時(shí)線(xiàn)纜質(zhì)量以及接線(xiàn)插頭焊接質(zhì)量都會(huì)影響通信效果。

（1）地面衛(wèi)星站安裝后圖像時(shí)有時(shí)無(wú)，經(jīng)常有脈沖性雜波干擾。原因是同軸電纜接頭連接器芯線(xiàn)接觸不良或插接不緊密，導(dǎo)致供給高頻頭的直流電壓時(shí)有時(shí)無(wú)，因此造成以上現(xiàn)象。應(yīng)確保通信線(xiàn)纜質(zhì)量，購(gòu)買(mǎi)質(zhì)量合格廠(chǎng)家線(xiàn)纜并仔細(xì)按規(guī)范焊接連接頭，確保線(xiàn)纜連通性能。

（2）天線(xiàn)安裝完成，所有的設(shè)備測(cè)試正常，但就是收不到信號(hào)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路不通，施工人員在線(xiàn)纜敷設(shè)過(guò)程中猛拉硬拽，導(dǎo)致同軸電纜芯線(xiàn)斷裂。重新更換饋線(xiàn)仔細(xì)按規(guī)范敷設(shè)線(xiàn)纜，不要猛拉硬拽或另選走線(xiàn)方式。

1.4 設(shè)備操作失誤出現(xiàn)的問(wèn)題

由于衛(wèi)星地面站設(shè)備的操作具有一定的專(zhuān)業(yè)性，對(duì)操作人員要求相對(duì)較高，需要具有一定的專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)或者經(jīng)過(guò)建設(shè)廠(chǎng)家的專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)，在衛(wèi)通設(shè)備使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)操作人員專(zhuān)業(yè)知識(shí)掌握不夠，造成誤操作導(dǎo)致通信故障，嚴(yán)重的還會(huì)損壞通信設(shè)備。

（1）中國(guó)移動(dòng)衛(wèi)星地面站天線(xiàn)3 m，天線(xiàn)安裝完成，線(xiàn)路接好設(shè)備測(cè)試正常，調(diào)制解調(diào)器對(duì)星采用鎖定載波方式。調(diào)制解調(diào)器顯示已鎖住載波為7 db，開(kāi)始與主站聯(lián)系測(cè)試，但是主站看不到地面站發(fā)射的載波。原因是地面站對(duì)錯(cuò)衛(wèi)星鎖住的是他自己發(fā)的載波。應(yīng)把地面站的載波關(guān)掉重新對(duì)星。

（2）魯能海上項(xiàng)目衛(wèi)星采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳語(yǔ)音，船上為2.4 m天線(xiàn)設(shè)備有調(diào)制解調(diào)器、交換機(jī)、語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)、電話(huà)機(jī)等設(shè)備。地面站天線(xiàn)4.5 m設(shè)備和船上一致。地面站和船上天線(xiàn)已設(shè)置好，設(shè)備調(diào)試好，開(kāi)始互發(fā)載波測(cè)試傳語(yǔ)音，地面站和船上都能鎖住對(duì)方載波信號(hào)在10 db左右就是語(yǔ)音傳不過(guò)來(lái)，用電腦ping對(duì)方IP發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星鏈路不通。調(diào)制解調(diào)器版本不一致，里面設(shè)置參數(shù)不一樣，2個(gè)版本不兼容。按照廠(chǎng)家使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行修改，或聯(lián)系廠(chǎng)家升級(jí)版本修改參數(shù)。

在實(shí)際售后服務(wù)過(guò)程中還出現(xiàn)過(guò)調(diào)制解調(diào)器、編解碼器、交換機(jī)、路由器及復(fù)用器等應(yīng)用設(shè)備參數(shù)設(shè)置引起的故障問(wèn)題，在此就不一一列舉了。

2 結(jié)束語(yǔ)

衛(wèi)星地面站的常見(jiàn)故障可以歸納為結(jié)構(gòu)故障、設(shè)備故障、線(xiàn)路故障以及人為引起的故障，出現(xiàn)故障時(shí)，在沒(méi)有弄清楚原因和故障部位時(shí)，切忌急于拆卸、輕易替換、盲目調(diào)整，應(yīng)當(dāng)逐步進(jìn)行歸類(lèi)，逐一排查，先易后難。平時(shí)維護(hù)衛(wèi)星地面站的硬件和軟件，減少故障的發(fā)生，確保衛(wèi)星站系統(tǒng)正常運(yùn)行。

［1］馮偉.衛(wèi)星地面站常見(jiàn)故障處理及Ku高頻頭的選用［J］.西部廣播電視，2015（11）:207.

［2］路寬.衛(wèi)星地面站接收故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［C］.北京：北京交通大學(xué)，2013.

［3］楊春香，趙書(shū)倫，楊帆.現(xiàn)代應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用綜述［J］.導(dǎo)航與控制，2011，10（2）：75-78.