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Ku频断卫星通信链路设计

为了使两个地面站能够通过卫星数据链路进行无线通信，设计了一个Ku频

段卫星通信系统系統，数据速率为512kbit/s～4.096Mbit/s，速率可调步长为1比

特/秒。选择相对简单的Ku波段地面站设计方案。信道的本地振荡器是固定频率，

调制解调器的中频范围是950～1450。地面站的组件，如调制解调器，低噪声放

大器，上变频单元，下变频单元，选自成熟的商业货架产品，降低设计风险与成

本。

1引言

卫星通信系统具有频带宽，容量大，性能稳定，成本与通信距离无关的优点。

超短波通信距离约为300公里，而卫星通信系统距离可超过2，000公里。短波

通信距离长，但传输速率低。因此，建议选择卫星通信系统模式进行远程宽带无

线通信。卫星通信系统有许多工作波段的频率，包括UHF，S，C，Ku与Ka。

目前，国内主流的卫星通信系统波段的频率是Ku波段的频率，我在Ku波段的

频率的工程设计方面有丰富的经验。根据用户的地理位置与物质条件，制了Ku

波段卫星通信系统系统。

2.卫星资源的选择

在系统应用程序中，选择“中卫1号”卫星。该卫星有20个Ku波段转发器，

预计将在轨道上运行超过15年。该卫星采用洛克希德马丁公司推出的21世纪商

用通信卫星平台，具有模块化设计，高可靠性，高智能化，简单灵活的轨道测控

操作，高功率，高接收灵敏度，支持多种通信服务。该卫星将为中国与南亚，西，

东，中亚与东南亚提供波束覆盖。卫星的主要任务是确保国内邮电公共网络，主

要公司的VSAT专用网络，广播与电视服务的通信，以及解决偏远地区的通信问

题，并为邻国提供通信服务。

2.1面站卫星天线

对于卫星系统，在选择地面站卫星天线时应考虑以下因素：价格预算，安装

系数与电气性能。综合考虑后，卫星天线的基本技术性能确定如下：

（1）天线形式：2.4m抛物面天线；

（2）传输频率：14.0～14.5ghz；

（3）接收频率：12.25～12.75GHz；

（4）传输增益：大于或等于48.5dbi；

（5）获得收益：47.5dbi或更高；

（6）地球站卫星天线G/T值：25.3dB/K.

2.2调制解调器

目前，在民用市场中，有各种各样的卫星通信系统调制解调器，价格适中，

性能优良，包括频率固定的调制解调器与频率可变的调制解调器。此处列出了描

述的调制解调器的基本技术性能：

（1）发中频率范围：可以覆盖950～1450MHz；

（2）接收频率范围：可覆盖950～1450MHz；

（3）发中电平范围：-40～0dBm；

（4）接收电平范围：-80～-40dBm；

（5）传输数据速率：512kbit/s～4.096Mbit/s，连续可变；

（6）接收数据速率：512kbit/s～4.096Mbit/s，连续可变；

（7）调制与解调：BPSK，QPSK与8PSK是可选的；

（8）编码方式：Turbo码；

（9）解调阈值：Eb/N04db（对应的误码率小于或等于1×10-6）。

2.3卫星数据链路通过以下等式计算

EIRPtr=（C/No）dn-ldn-（G/T）es+K.

EIRPes=（C/No）up-lup-（G/T）tr+K.

EIRPes=EIRPtr-upGtr-L.

其中，EIRPtr是应答器向数据链路提供的全向等效辐射功率

K：boltzmann常数

B：带宽（假设80kHz，数据速率64kb/s）

（C/I）：载波干扰比计算结果数据链路设计目标值（C/N）=10.2db。

在设计Ku波段卫星通信系统系统时，线路的（C/N）dn值的变化是相反的。

当卫星增益非常高时，总（C/N）值由上游线路的（C/N）上升值确定。从计算

结果中还可以看出，为了实现相同的设计目标，卫星转发器提供的EIRPtr随着

卫星增益Gtr的增加而增加，虽然卫星转发器要求的EIRPtr逐渐增加，上线的

（C/N）上升缓慢下降，而下线的（C/N）dn几乎呈线性增加。当卫星的Gtr增

益非常高时，上行线路的（C/N）上升接近