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国外通信卫星灵活有效载荷技术与趋势研究(下)

朱贵伟;李博

【期刊名称】《国际太空》

【年(卷),期】2018(000)009

【总页数】7页(P33-39)

【作者】朱贵伟;李博

【作者单位】北京空间科技信息研究所;北京空间科技信息研究所

【正文语种】中文

（续上期）

2灵活有效载荷关键技术

灵活的处理技术

传统通信卫星采用透明转发式有效载荷，卫星不对用户信号进行处理，星上信号在

不同波束之间的交换通过模拟滤波器和中频交换矩阵完成。由于星上微波交换矩阵

都是硬连接，其路由选择方式是固定的，无法适应业务量的变化，而且信号交换带

宽通常为1个转发器的带宽，如36MHz、54MHz或者72MHz等，甚至以波束

为单位进行信号星上铰链。如果要进行较细粒度的交换，则交换矩阵的复杂度会显

著提高，往往超出了微波开关矩阵的能力。

因此，为了实现波束间、子信道甚至单个用户之间互联互通的灵活性，提高卫星网

络的运行效率，国外主要提出了两种技术方案，一是数字透明转发技术，二是可再

生处理技术，对应了不同的信号处理级别，同时在成本、性能方面也各有优劣，部

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分成果已得到应用。

（1）数字透明处理

数字透明（DigitalTransparent）处理技术最早由美军在其“宽带全球卫星通信”

（WGS）卫星上采用，随后也应用于法、日、以等国的个别军用/政府民用卫星上，

是一种具有星上处理能力的半透明转发技术，使用该技术的转发器也叫半再生式转

发器。此类转发器一般由分路器/合路器、微波交换矩阵和星载交换控制器三部分

组成，分路器对每个接收信号执行数字信道化处理，星载交换控制器根据来自地面

网络控制中心的指令，对交换矩阵进行设置，实现信道之间的自由交换。网络控制

中心根据地面站用户的请求情况，为每个用户分配带宽和信道资源，同时配置星载

交换控制器，完成信号交换。该技术兼具传统透明转发器和再生式转发器的优点，

既具有灵活可靠的特点，又可以支持较小粒度的交换，还规避了物理层信号体制的

约束，增加了系统容量，满足可变带宽业务、网络拓扑灵活调整的需求。

欧洲泰雷兹-阿莱尼亚航天公司(TAS)为以色列阿莫斯－4（Amos－4）卫星成功研

制了Ku频段灵活微波交换矩阵设备，该设备可实现任意单个信道输入输出之间的

切换，支持多个输入信道合成为1个输入，同样也可以支持1个信道向多个信道

广播。泰雷兹-阿莱尼亚航天公司共研制了2个版本的产品，设备质量分别为

9.5kg、8.7kg，工作频率13～14.5GHz，噪声系数17dB，工作温度-10～65℃。

泰雷兹-阿莱尼亚航天公司研制的灵活微波交换矩阵产品

欧洲泰雷兹-阿莱尼亚航天公司在欧洲航天局(ESA)的“通信系统预先研

究”(ARTES)计划下开展了灵活数字透明处理器（DTP）的研制工作，该产品具备

数字滤波、信道路由与增益控制能力，支持20×20输入/输出端口之间任意互联

互通、实现多播和广播功能，单个端口信号带宽250MHz，可按照地面控制指令，

实现信道带宽、信道中心频点、网络互联结构等灵活调整。目前，该产品已经过试

验鉴定和最终评审，支持空间客车－4000（Spacebus－4000）和“阿尔法”

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（Alphabus）等新一代卫星平台。

日本三菱电机公司（Melco）