便攜式衛(wèi)星地球站測(cè)試系統(tǒng)研究

劉建武

摘要：較為優(yōu)化的便攜式衛(wèi)星地球站測(cè)試系統(tǒng)可以快速精確的獲取數(shù)據(jù)和信息，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。本文主要針對(duì)便攜式衛(wèi)星地球站系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)以及便攜式衛(wèi)星地球站的測(cè)試系統(tǒng)兩個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)地探討和分析。

關(guān)鍵詞：便攜式衛(wèi)星;地球站;測(cè)試系統(tǒng)

如果發(fā)生一些較為重大的自然災(zāi)害或者事故，那么電力設(shè)備以及通信系統(tǒng)就有可能會(huì)受到嚴(yán)重的損壞而不能繼續(xù)工作，在這種情況下，衛(wèi)星通信可以快速恢復(fù)運(yùn)行并且立即投入到工作中，因此在應(yīng)急通信工作中，衛(wèi)星通信有著非常廣泛的應(yīng)用。

1便攜式衛(wèi)星地球站系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)介紹

1.1便攜式衛(wèi)星地球站的設(shè)計(jì)原則

根據(jù)地球站攜帶的便捷性大小將其分為便攜式站和固定站，便攜式衛(wèi)星地球站的尺寸較小，重量較輕，在攜帶時(shí)具有較大的便捷性。隨著人們生活水平的提升，衛(wèi)星便攜天線的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，且其具有的實(shí)用性以及方便性也面臨著越來(lái)越高的要求，其功能也在不斷地朝著多樣化的方向發(fā)展。對(duì)便攜式衛(wèi)星地球站進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循以下幾個(gè)原則：第一，衛(wèi)星地球站要具備完備的功能，其中包括多樣化的控制方式以及較強(qiáng)的適應(yīng)性。第二，衛(wèi)星地球站的操作不能太過(guò)復(fù)雜，要易于維護(hù)。天線的每一個(gè)分系統(tǒng)中都要具備故障自主診斷的功能以及軟件自動(dòng)升級(jí)的功能，同時(shí)，天線還應(yīng)該具備一鍵對(duì)星的全自動(dòng)功能。第三，衛(wèi)星地球站應(yīng)該具備通用性和模塊化的特點(diǎn)。對(duì)天線的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須要使其具備通用性和模塊化的特點(diǎn)，這樣才能為后期產(chǎn)品的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。第四，衛(wèi)星地球站應(yīng)該具備可靠性和適應(yīng)性的特點(diǎn)。一般情況下，衛(wèi)星地球站對(duì)環(huán)境的適用性要達(dá)到軍需品的級(jí)別，內(nèi)部各個(gè)系統(tǒng)的性能同樣也要達(dá)到軍需品的要求。天線的運(yùn)行環(huán)境溫度最低要能達(dá)到零下40攝氏度，最高要能達(dá)到60攝氏度。

1.2便攜式衛(wèi)星地球站的組成系統(tǒng)介紹

便攜式衛(wèi)星地球站由五個(gè)不同的子系統(tǒng)構(gòu)成，分別有：第一，天饋分系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是由天線和饋源組成的。天饋分系統(tǒng)的功能是完成微波信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。第二，伺服控制分系統(tǒng)，控制器和狀態(tài)傳感器是組成該系統(tǒng)的主要部分，天線在進(jìn)行尋星工作時(shí)，測(cè)量不同種類數(shù)據(jù)的傳感器會(huì)將數(shù)據(jù)和信息快速傳輸?shù)娇刂破鞯南到y(tǒng)中，控制器完成了對(duì)這些數(shù)據(jù)的處理和分析之后，就會(huì)生成發(fā)揮驅(qū)動(dòng)作用的控制信息，這樣地球站可以正常的運(yùn)行和工作。在這個(gè)過(guò)程中，發(fā)揮作用的傳感器主要有GPS定位傳感器、傾斜儀傳感器以及極化角度傳感器等。第三，收發(fā)分系統(tǒng)。收發(fā)分系統(tǒng)的主要功能是天線信號(hào)的接收和發(fā)送，信號(hào)接收工作是由接收系統(tǒng)來(lái)完成的，信號(hào)發(fā)射工作則是由發(fā)射系統(tǒng)來(lái)完成的。對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收和發(fā)送的過(guò)程中，收發(fā)分系統(tǒng)都需要對(duì)天線信號(hào)進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換，要么將高頻率信號(hào)轉(zhuǎn)化成為低頻率的信號(hào)，要么將低頻率的信號(hào)轉(zhuǎn)化為高頻率的信號(hào)。第四，業(yè)務(wù)分系統(tǒng)。業(yè)務(wù)分系統(tǒng)的主要功能是處理信息并將處理信息的結(jié)果發(fā)送到衛(wèi)星地球站的每一個(gè)終端處，也就是說(shuō)，業(yè)務(wù)分系統(tǒng)在伺服控制分系統(tǒng)與衛(wèi)星地球站的終端設(shè)備之間起著橋梁的作用。第五，監(jiān)控分系統(tǒng)。監(jiān)控分系統(tǒng)發(fā)揮的主要作用就是對(duì)其他各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)控，確保整個(gè)衛(wèi)星地球站能夠正常的工作。如果監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，該系統(tǒng)可以快速地對(duì)設(shè)備故障原因進(jìn)行檢測(cè)和分析，與此同時(shí)，還能給出解決問(wèn)題的方法。

2便攜式衛(wèi)星地球站的測(cè)試系統(tǒng)

2.1便攜式衛(wèi)星地球站的測(cè)試方法

針對(duì)便攜式衛(wèi)星地球站天線的測(cè)試方法有信標(biāo)塔測(cè)試法和衛(wèi)星信標(biāo)測(cè)試法。信標(biāo)是衛(wèi)星向外發(fā)出的一種較為特殊的信號(hào)，利用信標(biāo)，天線可以較為準(zhǔn)確地對(duì)目標(biāo)衛(wèi)星進(jìn)行搜索和跟蹤。不同的地球軌道衛(wèi)星都有著屬于自己的唯一的信標(biāo)，從衛(wèi)星發(fā)射到太空中開始繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，信標(biāo)就開始發(fā)揮作用，一直到衛(wèi)星完成自己的使命，信標(biāo)也就不再繼續(xù)工作了。利用信標(biāo)塔測(cè)試法對(duì)天線進(jìn)行測(cè)試時(shí)，要將信號(hào)源放置在較高的塔樓上，由于被測(cè)天線會(huì)向外輻射信號(hào)，因此可以利用相關(guān)的儀器設(shè)備對(duì)信號(hào)源的信標(biāo)進(jìn)行接收，并利用頻譜分析儀對(duì)其進(jìn)行分析，這樣工作人員就可以利用分析結(jié)果得到的數(shù)據(jù)對(duì)天線系統(tǒng)中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確地計(jì)算。一般情況下，信標(biāo)塔測(cè)試法適用于一些口徑不大的便攜式衛(wèi)星地球站天線。如果利用衛(wèi)星信標(biāo)測(cè)試法對(duì)天線進(jìn)行測(cè)試，就要將信標(biāo)塔測(cè)試法中位于高層塔樓上的信號(hào)源更換為衛(wèi)星信標(biāo)。衛(wèi)星信標(biāo)測(cè)試法的測(cè)試原理與測(cè)試方法與信標(biāo)塔測(cè)試法基本上相同，但是衛(wèi)星信標(biāo)測(cè)試法一般適用于口徑較大的便攜式衛(wèi)星地球站天線。

2.2便攜式衛(wèi)星地球站測(cè)試系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

本次研究的便攜式衛(wèi)星地球站測(cè)試系統(tǒng)主要涉及到以下設(shè)備：待測(cè)天線、頻譜分析儀、兩臺(tái)可以遠(yuǎn)程操作的無(wú)線路由器、兩臺(tái)計(jì)算機(jī)以及控制轉(zhuǎn)臺(tái)等，本系統(tǒng)在對(duì)衛(wèi)星地球站的天線進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)電路與下位機(jī)電路的合并，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間信息的傳輸是通過(guò)無(wú)線路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)就不會(huì)出現(xiàn)數(shù)量過(guò)多的線纜，那么整個(gè)測(cè)試工作的安全性就可以在一定程度上得到保證，同時(shí)還可以在很大程度上節(jié)省測(cè)試工作的資金成本。該測(cè)試系統(tǒng)所采用的接口型號(hào)都是統(tǒng)一的，TCP/IP的傳輸控制協(xié)議是統(tǒng)一的通信方式，為了進(jìn)一步提升信息傳輸工作的便捷性，天線控制器上也安裝了TCP的控制卡。天線接收到信號(hào)之后，會(huì)對(duì)信息進(jìn)行處理，信號(hào)發(fā)生器和頻譜分析儀將經(jīng)過(guò)處理之后的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。具體的測(cè)試步驟為：第一步，根據(jù)模型對(duì)相關(guān)的設(shè)備和儀器進(jìn)行連接，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，第二步，天線接收到信號(hào)以后，功分器會(huì)將信號(hào)分為不同的兩路，一路的傳輸終點(diǎn)是信標(biāo)接收機(jī)，而另一路的傳輸終點(diǎn)是頻譜分析儀。第三步，對(duì)星過(guò)程完成之后，就要對(duì)天線的接收方向圖進(jìn)行測(cè)試，完成這些測(cè)試之后，最后一步就是對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行整理和分析，同時(shí)還要對(duì)一些參數(shù)以及單位進(jìn)行標(biāo)明。

3小結(jié)

便攜式衛(wèi)星地球站具有易于攜帶的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循一定的原則，確保地球站能夠高質(zhì)量高效率地工作。同時(shí)，對(duì)便攜式衛(wèi)星地球站測(cè)試系統(tǒng)的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況選擇最為合適的測(cè)試方法，這樣才能保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：91917部隊(duì)）