衛(wèi)星開通測試對象和測試方法

1、G/T值的測量目前，普遍采用的測量方法有三種：射電星法、信標(biāo)塔法和衛(wèi)星法。利用能發(fā)射 寬帶無線電波的天體(簡稱射電星)作為信號源的測量方法稱為射電星法，該方法能直接測量 G/T值，而信標(biāo)塔法和衛(wèi)星法則通過分別測量天線接收增益和系統(tǒng)噪聲溫度來確定G/T值。在這些方法中，射電星法精度較高，而衛(wèi)星法方便易行但精度不理想；利用信標(biāo)塔測量時， 需要有合適高度的山頭或特制的信標(biāo)塔。1.接收系統(tǒng)噪聲溫度的測量M_K2圖2接收系統(tǒng)噪聲溫度的測量電路(1)轉(zhuǎn)換SW使接U機(jī)1與天線連接。這時換算到SW輸入端的總噪聲溫度為T=TA+Tr 式中，口和Tr分別代表換算到 SW輸入端的天線噪聲溫度和接收機(jī)1的噪聲溫度。(

2、2)調(diào)節(jié)A1的衰減量使以1 = L1,此時指示器 M的指示為M1,則M1 TA 工 KR TA TrKcL1L1式中，&=K1K2為接收機(jī)1的增益。(3)轉(zhuǎn)換SW使接收機(jī)1與低溫負(fù)載連接。首先調(diào)節(jié)A2的衰減量，使La2=1。此時,換算到衰減器A2輸出端的等效噪聲溫度為Tn41- To TlA 2A 2調(diào)節(jié)Ai的衰減量，使輸出 M的指示仍為 M1,設(shè)此時3 = L2,則MiTrKcL2r由式(6.3)和式(6.5)可得 TOC o 1-5 h z TlTrL2vY1 HYPERLINK l bookmark5 o Current Document TaTrLi(4)接收機(jī)仍接低溫負(fù)載，調(diào)節(jié)A2使

3、La2=1000 ,則由式(6.4)得TnTl10001000ToTo調(diào)節(jié)A1的衰減量，使輸出 M的指示仍為M1,設(shè)此時La1=L3,則M1ToTrL3Kc于是由式(6.3)和式(6.8)可得這樣由式(6.6)和式(6.9)可求得TTaTrTo L丫2 丫1通常取To=290K; Tl為低溫負(fù)載噪聲溫度，由冷卻機(jī)決定，如氨冷卻系統(tǒng)可達(dá) 1020K; 丫1、丫2可由A1的衰減量L1、L2和L3算出。此外，還有一種不用低溫負(fù)載測量接收系統(tǒng)噪聲溫度的方法，叫做噪聲相加法，如圖3所示。這種方法對于非標(biāo)準(zhǔn)站和小型站特別適用。因為在這些站一般沒有低溫負(fù)載， 采用前一種方法有一定的困難。饋線系統(tǒng)低噪聲 技減

4、器 放大器 /A1MMnMBwz) 定向耦合算l_i - r - K K1K2放電管圖3用噪聲相加法測量噪聲溫度噪聲相加法的測量原理如下：在接收機(jī)和天線連接狀態(tài)下，通過定向耦合器把標(biāo)準(zhǔn)噪聲源(放電管)接在低噪聲放大器的輸入端。 當(dāng)放電管“熄滅時”，管內(nèi)無放電現(xiàn)象，沒有噪聲輸出, 低噪聲放大器輸入端的噪聲溫度如式 (2)所示。此時，調(diào)整A1,使指示器 M指示到適當(dāng)位置 M1。設(shè)A1的衰減量為La1=L1,則一TKcM1 cLi當(dāng)放電管“點火”時，管內(nèi)便產(chǎn)生放電現(xiàn)象，并因此產(chǎn)生附加的噪聲輸出，設(shè)它的噪聲溫 度為Tp,則這時低噪聲放大器輸入端的噪聲溫度為t =t +tF P這時重新調(diào)整A1的衰減量，

5、使輸出指示仍為Mi,設(shè)此時Lm=L2,則Tf Kc MF-M1L2于是由式（6.11）和式（6.13）可得TL1TfL2由式（6.12）和式（6.14）可得接收系統(tǒng)噪聲溫度為YTp此法的優(yōu)點是電路簡單、操作方便， 誤差。另外，定向耦合器的耦合度也有頻率特性,所用儀器設(shè)備很少。缺點是放電管噪聲溫度有 因而測量精度不夠高。在衛(wèi)星組織指導(dǎo)下,2.天線增益的測量1）衛(wèi)星法測量步驟如下:天線接收增益測量框圖如圖6.4所示。圖4衛(wèi)星法天線接收增益測量框圖（1）由監(jiān)測站發(fā)射一個指定頻率的未調(diào)載波，該載波的EIRP要足夠使轉(zhuǎn)發(fā)器飽和，從而使下行EIRP達(dá)到穩(wěn)定輸出。（2）受測站調(diào)整天線指向，使接收輸出達(dá)到最大

6、，然后將本地產(chǎn)生的高頻信號（與載波頻率差5 MHz ）注入定向耦合器，并調(diào)節(jié)精密可變衰減器，使注入信號電平與接收測試信號電平的輸出相等，根據(jù)數(shù)字功率計的輸出換算出輸入的載波電平。（3）計算實測接收增益G為G二（LNA輸入端接收功率）+（方向校正系數(shù)）+（路徑損耗）-（衛(wèi)星EIRP） dB上式中， 除第一項外，其它項均由協(xié)作站提供。2）射電星法(或發(fā)射點)，轉(zhuǎn)在地面上測量天線增益時，是在距被測天線適當(dāng)距離處設(shè)置接收點動被測天線，變動其方位和仰角， 從而可以得出相應(yīng)的方向圖、波瓣寬度、天線增益等的。但這種方法，由于受附近各種地物反射波的影響，難以得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。為此，提出了各種替代法方案。其中

7、，最廣泛采用的是射電星法。這一方法以射電星的通量密度為標(biāo)準(zhǔn)來計算增益。 其優(yōu)點是各國的地球站都能用同一方法進(jìn)行測量，并能相互比較。通量密度較 大的射電星有仙后座 A、金牛座A及天鵝座Ao根據(jù)地球站所在地理位置來確定采用哪個 星座。 國際上也推薦使用這些射電星。其測量方法如圖 3所示，步驟如下：Ai,使輸(1)將低噪聲放大器接至天線，并使天線中心軸線方向?qū)?zhǔn)射電星。調(diào)節(jié) 出指示M= M1,此時La1= L1,則M1(n。kT)BKc式中,帶寬;no是由天線接收的射電星噪聲換算到低噪聲放大器輸入端的功率譜;B為接收機(jī)中頻T=Ta+ Tr為接收機(jī)噪聲溫度；k為玻爾茲曼常數(shù);(2)轉(zhuǎn)動天線，使之偏離射

8、電星方向，調(diào)節(jié)L1為A1的衰減量。A1,使在 La1= L2 時 M=M 1,則kTB(M1cL2由式(6.16)和式(6.17)可得兩噪聲輸出之比R為(no kT)B(n。R -kTBKcc設(shè)天線的面積為A,kTnoAI A T效率為Tf,饋線效率明則G 2- A T4兀式中，G為天線增益；I為射電星的通量密度，如表 表1射電星的通量密度6.1所示。射電星仙后座A金牛座八B_. 一 _ _ _夫落座A/(I)4 GHz時的通量密度 J1locsx JO 3；?x it) JF1 盼/(P/GHx時的通密度HW1 ) K | 十4 J1 x! T 1J !f ( 1 X !1 4 r由式(6.

9、18)和式(6.19)導(dǎo)出1)以上，取邛歸50%, 則j(RI A T中一般都在 70%1)由于射電星實際上不是一個點，而具有一定體積,因此應(yīng)引入一個修正系數(shù)K,即8兀kT(R 1)m的天線上產(chǎn)生的天線溫度在因此一般功率比R值為23。G/T值。三個射電星輻射出來的功50200K范圍內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)地球站噪聲故在一特定仰角，G/T可根據(jù)觀測到天線波束寬度/圖5射電星不是點源引入的修正系數(shù)3. G/T值的直接測量利用上述測量G的方法跟蹤射電星可直接求得率密度在直徑為 2530 溫度在5080K范圍內(nèi), 的比值用下式求出：T式中,A 101g(R1)A為一常數(shù)，它決定于射電星的通量密度、大氣衰減、頻率f等因

10、素。44天線仰角/ 圖6 G/T與天線仰角關(guān)系的一個實測曲線、發(fā)射增益的測量在協(xié)作地球站（CSM立）配合下的測試步驟如下：（1）將被測天線對準(zhǔn)衛(wèi)星，受測站發(fā)射一個指定頻率的未調(diào)載波，調(diào)整其上行EIRP使CSM站接收到白下行EIRP5為某一指定電平（約為18 dBW）,并測出天線輸入功率。（2）受測站關(guān)掉載波，CSM發(fā)射一個同頻未調(diào)載波，調(diào)節(jié)發(fā)射功率使自己收到的電平與（1）中收到的電平相同，并測出送到天線的功率。（3）按下式計算天線的發(fā)射增益Gt：Gt=（監(jiān)測站的EIRP）-（被測站天線入口處功率）+（衛(wèi)星天線接收增益誤差）+（上行線路徑損耗誤差）dB三、發(fā)射軸比的測量軸比是在測得交叉極化隔離度

11、后再由式（1）換算而得到的。測量地球站天線交叉極化隔離度時必須要有國內(nèi)或國際衛(wèi)星組織指定的協(xié)作地球站進(jìn)行協(xié)調(diào)才能測試。例如，國際衛(wèi)星組織在INTELSAT操作中心（IOC）和技術(shù)操作控制中心（TOCC）的指導(dǎo)下，由它指定的協(xié)作 地球站（通常是衛(wèi)星系統(tǒng)監(jiān)測站）配合進(jìn)行測試。為配合驗證測試，IOC和TOCC按測試要求 分別控制專門為測試雙極化地球站軸比的衛(wèi)星，令它們提供極低的衛(wèi)星軸比條件，并使衛(wèi)星工作在單極化接收和單極化發(fā)送的方式。衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器通常有三種工作方式，如表2所示。表2衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的工作方式工作方式匕行找R星接收極化方式F竹線衛(wèi)星發(fā)送極化方式莊旋圓械化LIKP右旋四援AURHCP）rRHBP

12、一KHCPLHLP在實際測試時，通常采用自發(fā)自收， 通過衛(wèi)星自環(huán)測試的方法，此時接收站就是被測站。圖7為交叉極化隔離度測試框圖。其中，衛(wèi)星可工作在I、n兩種方式，因此可測量兩種極化隔離度。 表3為測試的簡要說明。圖7交叉極化隔離度測量框圖 表3交叉極化隔離度測量說明發(fā)射隔離度發(fā)射孔測昆的上行畿信號接收孔上測號測量的接取電平隔離度計算聞8右旋曲極化鞋射隔離度LHCP需要的同樹化RHCPF同械化)凸一4RHCP不需要的交叉般化RHCP小(交叉祗化)左艇圓觸化發(fā)射酶離度RHCP需要的同極化RHL P產(chǎn)“同糙化】LHB不需矍的交乂極化RHCP產(chǎn)/交乂極化)四、發(fā)射旁瓣方向圖的測量在地球站的天線測量中，一般是測方位平面和俯仰平面兩個方向圖。作為入網(wǎng)驗證 測試，必須采用協(xié)作地球站測量法。在衛(wèi)星組織指導(dǎo)下的測試步驟如下：(1)受測站把天線對準(zhǔn)衛(wèi)星后，發(fā)送一個按測試頻率、 規(guī)定極化方式的未調(diào)載波， 并調(diào)整發(fā)射功率，使監(jiān)測站測得下行EIRP為18 dBW左右。(2)使被測天線在規(guī)定的偏離角度內(nèi)連續(xù)掃描，記錄天線主波束方位平面和俯仰平面方 向圖。(3)被測站關(guān)掉載波后，重新讓天線對準(zhǔn)衛(wèi)星，再發(fā)送(1)中所述載波，并調(diào)整到測試旁瓣