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关于动中通应急卫星通信系统的关键性能分析

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+蔡云斌上海机动通信局

摘要：

随着动中通相关技术的不断完善和提高，动中通系统在各类应急联动通信中得到了越来越广泛的应用，本文重点对动中通天线系统若干关键性能进行分析和评估。

关键词：

旁瓣特性交叉极化跟踪系统稳定系统多普勒效应重捕恢复性能

动中通应急卫星通信系统是针对企业、团体或政府部门在重大活动或处置突发事件时执行运动中实地、实时性任务，满足应急联动需求而推出的，具有世界领先技术水平的卫星通信系统。

动中通卫星通信系统具有不受时间、地域、距离的限制、实现动态和静态条件下的实时双向通信传输等特点，并具有现场指挥、远程移动指挥、视频信息采集、移动视频会议等多项功能。车载卫星动中通系统应用主要体现在以下几方面：

●重大事件:现场监控和应急通信保障

●公共安全：反恐、公安、消防、边防

●抢险救灾：火灾、洪灾、地震、化学品泄露等灾害

●市政监查:交通监控

●国家安全：国防和应对非传统威胁的需求

●新闻广播:实时采访播报

●企业应用：如企业作业等不间断通信监控保障

载体在运动中实时传递宽带大容量的语音、数据、图像等多媒体信息，目前仍是国际通信技术难题之一。本文主要对车载卫星动中通系统与相关地面通信系统的匹配性研究分析，了解掌握该动中通系统各项功能特性，测试验证该系统在运动通信和应急联动通信中的各项性能指标和业务实现能力，为其在应急联动通信方面的应用做好必要的技术储备。

一、动中通系统性能分析

1.天线旁瓣和极化特性

为保护邻星不被天线偏轴辐射干扰，国际组织对进入卫星网的天线有强制规定。由于动中通天线口径较小，波束角较宽,因此辐射能量相对分散，旁瓣性能无法满足邻近卫星干扰协调要求，容易对邻星产生干扰。

这主要表现在以下几方面：

●由于旁瓣特性较差，偏轴方向增益超标准严重，直接对邻星产生干扰；

●由于天线在主轴方向上的交叉极化隔离度通常远高于偏轴方向。当天线指向产生严重偏差时，上下行链路都可能引入较严重的交叉极化干拢；

天线生产厂家会在设备性能中注明：动中通天线的旁瓣特性满足ITU-R的建议s．465或s．580等要求。但由于动中通天线尺寸较小，发信增益也较小，卫星公司很少要求超小口径天线满足相关建议中29—25log(0)的远旁瓣要求。对于偏轴辐射性能的评估一般采用主瓣或第一旁瓣的公式进行估算。如表1所示。

为了避免及减少动中通天线对邻星的干扰．应该考虑采取以下措[来自W]施：

(1)提高天线的近旁瓣辐射特性，尽可能地降低旁瓣对干扰的影响；

(2)提高天线在运动中的指向跟踪[来自wWw.lw5u.coM]精度，降低偏轴方向对邻星的交叉极化干扰；

（3）采用传输效率较低的调制编码方式，降低载波功率谱密度从而减少于扰。

2.稳定和跟踪性能分析

动中通系统的稳定跟踪系统是整个系统的核心。动中通用户非常关心天线在运动过程中的跟踪和稳定性能，动中通天线必须具备在载体运动过程中对卫星信号或卫星信标信号进行连续跟踪的能力,其跟踪性能的好坏是动中通系统核心指标之一。

对于“动中通”系统来说，如果仅有跟踪能力，那么天线在运动过程中的波动很容易丢失信号而造成通信中断。因此，必须要有稳定系统来隔离运动造成的干扰，稳定系统的作用相当与跟踪前的粗跟踪。

动中通系统机动性很强，随时会产生纵摇和横滚，导致通信天线在方位、俯仰和极化方向产生抖动干扰，如图2所示。运动所产生的干扰主要分为两大类：角运动干扰和线运动干扰。所有这些扰动变化都将导致天线波束偏离卫星，产生指向偏差，造成电平下降甚至通信中断；当载体姿态变化时，会引起天线极化面的旋转；在双线极化频率复用系统中，还会使电波的交叉极化鉴别率恶化，并造成同频道的两个线极化波之间发生相互干扰。

在实际应用中动中通天线系统必须关注以下关键问题：

（1）如何在运动中获取载体的姿态数据，建立天线的控制基础，实现天线快速捕获卫星；

（2）如何保证运动载体在严重颠簸状态下行驶时天线电轴始终指向卫星，确保卫星通信链路畅通；

（3）如何调整天线极化使载体姿态(纵摇、横滚)变化时天线极化与转发器极化匹配，从而避免对转发器的另一极化造成干扰。

跟踪和稳定性能指标和数据测试方法都是天线生产商提供的，误差数据为天线跟踪伺服系统中各子系统误差数据的均方根统计，跟踪精度要求≤1/8天线波束角度。但在实际应用中路况、车况和机动方式等条件会对测试结果产生较大影响，有必要对稳定和跟踪效果进行现场验证测试。

在实际测试中可采用卫星信号跟踪接收法来进行测试。利用频谱仪接收卫星信标电平数值的变化范围来评估稳定跟踪性能的好坏。在测试时，将频谱仪SPAN设置为0，SWEEP设置为最大。此时频谱仪记录的数据为