卫星通信课内实验报告

1、南京邮电大学通信与信息工程学院卫星通信实验报告院 系通信与信息工程学院专业通信工程专业班级学号姓名实验一 实验二天线方向图测试 实验三卫星信号传输测试 实验四 天馈线驻波比和天线端口隔离度测试卫星通信技术实验室2013年10月21日实验地面站天线对准卫星的调整一、实验目的1掌握地面站天线对准卫星的调整方法2熟悉频谱分析仪的调整和使用二、实验内容1调整地面站天线对准目标卫星2用频谱分析仪测量卫星信标信号 3计算天线极化隔离度三、实验原理1地面站天线对准卫星的方位角、仰角和极化角1) 方位角 (AZ) ：从接收点到卫星的视线在接收点的水平面上有一条正投影线， 从接收点的正北方向开 始，顺时针方向至

2、这条正投影线之间的角度称为方位角。2) 仰角 (EL) ：从接收点仰望卫星的视线于水平线构成的夹角称为仰角。3) 极化角 (P )：极化角是由于接收天线所在地位置与卫星所在轨位的经度差及地球曲率的影响，而使 天线馈源波导口相对于地面所形成的倾角。方位角、仰角和极化角的示意图如图 1-1 所示。极化角图1-1方位角、仰角、极化角示意图4）方位角、仰角、极化角计算公式方位角、仰角、极化角是由地面站天线的位置和同步轨道卫星的位置确定的。设地面站经度为入e （东经为正，西经为负），纬度为0 e （北纬为正，南纬为负），卫星经度为入s （东经 为正，西经为负），方位以正北为零，顺时针方向为正，利用静止卫

3、星和地面站的几何关系，可推出地面站 天线对准卫星的方位角 AZ、仰角EL和极化角P的计算公式。当地面站天线位于北半球时，天线对准卫星的方位角、仰角、极化角计算公式为：AZ 180°arctg归sin(1-1 )ELarctgarctgcos( se) COS eReR H(1-2).1 cos( s2e)cOs esin( s e)tg e(1-3)式中：Re 地球半经（6378Km ）;35786km)。H同步卫星距地球表面的高度（2 .地面站天线的指向和极化角旋向的判定天线的指向是由计算出来的方位角和仰角确定的，天线的极化旋向是由极化角确定的。一般情况下，方位角都是以正北方向为基

4、准00,顺时针旋转为正，逆时针旋转为负。正东为900，正南为1800，正西为2700。方位角的确定方法：可分为 AZ=180 0、AZ v 180°、AZ > 1800三种情况。其指向示意图 1-2所示。当AZ =180 0时，卫星位于接收站的正南方，天线指向正南。当AZ V 1800时，卫星位于接收站的东南方，天线指向正南偏东的角度为18O0-AZ。当AZ > 1800时，卫星位于接收站的西南方，天线指向正南偏西的角度为AZ-18O0。图1-3仰角指向示意图其指向示意图1-3所示。当EL=O°时，地面站天线的口面垂直于地面，当EL=90°时，地面站天

5、线的口面平行于地面。极化角旋向的确定方法：也分为PV 0, P=0, P> 0三种情况。极化角调整示意图如图1-4所示。图1-4是当地面站位于北半球时，观察者面向静止卫星时天线极化角的调整示意图。图中列出的是水平极化的情况。垂直极化的调整方法与此相同。图1-4极化角调整示意图当极化角P=0时，接收站与卫星同经度，其极化为理想的水平极化或垂直极化。当极化角PV0时，天线极化要左旋。所谓左旋，是指观测者面向静止卫星，左手拇指指向卫星时,其余四指握转的旋向。当极化角p> 0时，天线极化要右旋。所谓右旋，是指观测者面向静止卫星，右手拇指指向卫星时，其余四指握转的旋向。3地面站天线对准卫星的

6、方位角、仰角和极化角调整 天线对准卫星的调整，主要是调整天线对准卫星的方位角、仰角和极化角。调整方位角、仰角是使天 线对准卫星，调整极化角是使天线极化与卫星发射波的极化相匹配，接收信号最大。1）天线方位角调整 首先用罗盘或指南针找到正南方，再调整天线方位调整装置使天线正对正南方。如果计算的方位角AZ 大于 1800，则调整天线向正南偏西转动 AZ-180 0。如果 AZ 小于 1800，则调整天线向正南偏东方向转动 1800-AZ 。2）天线仰角调整首先调整天线仰角调整装置，再用罗盘仪量出仰角，直至天线仰角等于仰角的理论计算值。3）天线极化角调整（1）极化的概念卫星信号的极化有线极化和圆极化两

7、大类。当电场矢量的指向随时间的变化始终是一条直线时，称为线极化（包括水平极化和垂直极化）。当电场矢量的指向随时间的变化是一个圆时，称为圆极化（包括左旋圆极化和右旋圆极化）。（2）卫星发射极化波的极化定义 卫星发射极化波的极化定义是以卫星轴系为基准的。卫星运动轨迹近似为圆。 当电场矢量方向与卫星所在点的圆的切线方向一致时，卫星发射的信号为水平极化。当电场矢量方向与卫星运动轨道平面垂直时，卫星发射的信号为垂直极化。（ 3）地面站天线的极化定义地面站天线的极化定义是以卫星接收点的地平面为基准的。当电场矢量方向平行于地面时，为水平极化波。电场矢量方向垂直于地面时，为垂直极化波。天线双工器的接收和发送都

8、是矩形波导。在矩形波导中，电场矢量的方向是垂直于波导宽边的。当矩形波导窄边平行于地平面时，电场也平行于地面，定义为水平极化，传输的是水平极化波。当矩形波导的窄边垂直于地面时，电场也垂直于地面，定义为垂直极化，传输的是垂直极化波。 （4）极化角的调整地面站天线的极化调整通常指的是线极化天线的极化调整。当天线接收极化方向与卫星发射波极化方向一致时，接收的卫星信号最大。当天线接收极化方向与卫星发射波极化方向不一致时，接收的卫星信号会变小，产生极化损失。当天线接收极化方向与卫星发射波极化方向正交时，几乎收不到卫星信号，极化损失最大。因为，只要天线的极化方向与卫星发射波的极化方向不一致，就会产生极化失配

9、，极化失配不但会导 致接收功率下降，还会在双线极化系统中产生交叉极化干扰。所以，必须调整极化角。调整极化角的目的就是使天线接收极化与卫星发射波的极化方向一致，接收信号最大，减小在双线极 化系统中产生交叉极化干扰。调整极化角，就是将天线馈源旋转一个角度，使天线接收极化与卫星发射波 极化相匹配。（5）地面站天线极化调整原理地面站天线极化调整常用的方法有最大值法和最小值法。其原理分别为：最大值法：首先调整天线对准卫星，再用频谱分析仪接收卫星信标信号。调整待测天线双工器的极化 角，使频谱仪接收的信号电平最大，即天线极化与卫星极化一致。由于线极化馈源的近峰值角度范围比谷 值宽，因此确定峰值点的最好方法是

10、：找出比峰值下降3dB点的位置，然后利用插入法找出峰值点，确定峰值位置，在峰值位置上接收的信号电平最大。最小值法：该方法的出发点是调整待测天线极化与卫星极化正交，使天线接收的信号电平最小，然后 将天线极化旋转90。，使地面站天线极化方向与卫星来波极化方向一致，从而达到极化匹配的目的。四、实验仪器及实验框图本实验采用Ku频段0.9米便携站天线对星调整。实验原理框图如图1-5所示：卫星地球站天线图1-5 便携站天线对星调整原理框图。天线何服担制器图中：卫星用来向地面站发送信标信号。卫星信标信号是表征卫星存在和特征的一种特殊信号，是由卫星发射的一个频率和幅度固定的信号。信标信号主要用于地面站天线对准

11、卫星的调整和自动跟踪，为地面站搜索、测量、跟踪卫星提供依据。天线用来接收卫星信标信号，双工器将接收信号和发射信号分开，保证收发互不干扰。LNB是低噪声下变频器，将接收下来的卫星信标信号进行低噪声放大和下变频。直流电源给LNB供电，使LNB正常工 作。频谱仪用来测量卫星信标信号电平的大小，确定天线是否准确对准卫星。用频谱仪测量卫星信标信号时，要设置频谱仪的工作频率。频谱仪工作频率 =卫星信号下行频率一 LNB本振频率。 LNB本振频率为：11.3 GHz。天线伺服控制器用来调整天线对准卫星。选定目标卫星后，天线伺服控制器根据卫星的经度和天线所 在地的经纬度，自动算出天线对准卫星的方位角、仰角和极

12、化角，驱动方位、俯仰和极化电机转动，使天 线对准卫星。五、实验步骤1 按图1-5连接测量系统，并使系统工作正常。2 确定目标卫星和信标信号，目标卫星选鑫诺一号，信标信号选垂直极化，频率为12.260GHz。3 .设置频谱仪工作频率为卫星下行频率一LNB本振频率=12.26 GHz -11.3 GHz = 960MHz 。4 调整天线伺服控制器对星调整参数使天线对准卫星4. 1调整方位角，使频谱仪接收的信号电平最大，此时，天线在方位方向上准确对准卫星。4. 2调整俯仰角，使频谱仪接收的信号电平最大，此时，天线在俯仰方向上准确对准卫星。4. 3调整极化角，使频谱仪接收的信号电平最大，此时，天线极化

13、与卫星发射波极化相匹配。5 用频谱仪测量正极化(垂直极化)卫星信标信号，记录测试电平。6 用频谱仪测量反极化(馈源旋转90°后再测垂直极化)卫星信标信号，记录测试电平。7 计算天线极化隔离度。天线极化隔离度等于天线接收的正极化信号电平一天线接收的反极化信号电平，单位为dB。六、实验数据实验数据如表1-1所示：表1-1天线对准卫星调整测试数据表实验项目实验数据实验仪器设备Agile nt E4408B频谱分析仪Ku频段0.9米便携式卫星通信地球站设备天线对准的卫星卫星名称：鑫诺一号经度：110.50E/天线所在地经纬度经度：118.780纬度：32.040/天线对星角度AZ :195.

14、30EL:52.1°P： -12.960频谱仪测量 卫星信标信号卫星信标极化方式垂直极化/卫星信标频率 (GHz)12.26/LNB本振频率 (GHz)11.30/频谱仪工作频率 (GHz)0.96/正极化信标信号电平(dBm)-69.75/反极化信标信号电平(dBm)-93.88/天线极化隔离度(dB)24.13/七、思考题1地面站天线对准卫星的调整主要调整什么？答：方位角、仰角、极化角2怎样确定地面站天线对准了目标卫星？答：由天线所在地的经度、纬度以及卫星的经度可算出天线对准卫星的方位角、仰角和极化角。3为什么要调整天线极化？答：极化角是指由于接收天线所在地位置与卫星所在地经度差

15、的加大及地球曲率的影响，而使天线馈 源波导口相对于地面所形成的倾角。4 天线双工器接收端口矩形波导的窄边平行于地平面时，接收的是什么极化的卫星信标信号？ 答：垂直极化实验二天线方向图测量一、实验目的1掌握天线方向图的测量原理和方法2 掌握频谱分析仪的调整和使用方法二、实验内容1利用卫星信标测量天线接收方位方向图和俯仰方向图2.利用所测方向图求出主瓣电平、副瓣电平、3dB波束宽度、10dB波束宽度和天线接收增益。三、实验原理天线方向图是用图示的方法表示天线辐射能量在空间的分布的图形。天线方向图测量是天线最重要的、最基本的电参数测量。1 天线方向图测量原理垂直概化LNB天线伺服控制器地球詁天统图2

16、-1卫星信标法测量天线接收方向图的原理框图设卫星的各向同性辐射功率为EIRPs (dBW),下行空间传播总损耗为Ldown (dB) , LNB低噪声放大器的增益为 Glnb (dB )，待测天线的接收增益为 Gr (0)(dBi) ( B为天线偏离波束中心的角度等于零表示天线在最大方向上的增益)，射频电缆的传输损耗为Lrf ( dB),双工器接收支路损耗为 L (dB),贝U到达天线口面的功率电平 P (dBm )为:P(dBm) EIRPs (dBW) 30 Ldown (dB)(2-1)进入频谱分析仪的功率电平 Pmea (0)为:Pmea( )(dBm) P(dBm) GLNB(dB)

17、 Gr( )(dBi)LRF(dB) L(dB)(2-2)2-1所示:本实验采用卫星信标法测量便携站天线的接收方向图。测量原理如图Pmea (B)是频谱仪测量的 RF信号电平。最大。波瓣叫第一旁瓣。第一旁瓣电平要求低于主瓣电平14dB以上。式(2-2)是卫星信标法测量天线接收方向图的原理公式。当待测天线对准卫星时，Gr (Q)最大，即Pmea (0)当待测天线偏离波束中心时，Gr (0 )发生变化，此时频谱仪测量的RF信号功率也随着变化，利用频谱仪的迹线功能，记录天线运动轨迹，即为测量的待测天线方向图。2.天线方向图的主瓣、副瓣、3dB波束宽度、10dB波束宽度天线方向图的主瓣、副瓣、 3dB

18、波束宽度如图2-2所示:方向图中有许多波瓣，辐射强度最大的波瓣称为主瓣，其余的波瓣称为副瓣或旁瓣，主瓣旁的第一个在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3 dB的两点间的夹角定义为 3 dB波束宽度，辐射强度降低10dB的两点间的夹角定义为10dB波束宽度。天线方向图的波瓣宽度越窄，天线的增益越高，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。在方位方向图测量中， 要考虑方位角的修正。 因为天线方位方向图中的方位角是空间方位平面指向角,而天线方位角显示器上显示的角度是水平面内的方位角，这两个角度不一样，其差值随着仰角的变化而变化，所以，在测量方位方向图时，要进行方位角修正。方位角的修正公式为：AZAZ

19、 2arcsin sin COS（EL）（ 2-3）2式中：EL 天线对准卫星时的仰角（0）;AZ 天线未修正时的方位角，即要求天线转动的角度（°）；AZ 天线修正后的方位角（°）。4. 3dB波束宽度、10dB波束宽度计算公式9 3dBBw 方向图中3dB波束宽度处的宽度秒数X天线转动速度（度）（2-4）9 lOdBBw 方向图中10dB波束宽度处的宽度秒数X天线转动速度（度）（2-5）5. 天线增益计算公式根据EIA标准，天线增益采用3dB、10dB波束带宽方法计算。G 5*log5*log37000*AZ 3dBBW EL3dBBW107000(2-6)Loss 4.

20、92AZ10dBBW EL10dBBW square（f）* square（rms）式中：G 为待测天线增益（dBi）9 AZ3dBBW天线方位方向图的 3dB波束宽度（0 ）;9 EL3dBBW天线俯仰方向图的 3dB波束宽度（0 ）；B AZIOdBBW天线方位方向图的10dB波束宽度（0 ）；9 ELIOdBBW天线俯仰方向图的 10dB波束宽度（0 ）；Loss 天线馈源网络的插入损耗（dB），接收支路Loss=0.35dB,（实验测得）；f 为卫星信号下行频率（GHz）；、0.5rms为抛物面天线表面精度，单位inch。计算时rms取0.5mm，则：inch25.4四、实验仪器及实验

21、框图实验仪器及实验框图如图2-1所示：五、实验步骤1 按图2-1连接测量系统，使仪器设备工作正常。2.调整天线对准目标卫星1） 调整天线伺服控制器方位和俯仰调整装置，驱动天线方位和俯仰电机转动，使天线对准目标卫星。2）调整天线伺服控制器极化调整装置，驱动极化电机转动，使天线极化与卫星极化匹配。此时，天线处于波束中心，接收信号电平最大，记录该信号电平（作为天线再对波束中心的参考）。3 设置频谱仪工作状态，测量天线接收（方位、俯仰）方向图1）固定待测天线仰角不动，测量天线接收方位方向图驱动待测天线方位从波束中心逆时针转动-200。再驱动待测天线从左向右顺时针方向旋转，通过待测天线波束中心后到达+2

22、0。位置停止。频谱仪实时记录待测天线的方位方向图，将所测方位方向图编号存入 频谱仪。2）固定待测天线方位不动，测量天线接收俯仰方向图先将待测天线回到波束中心，使天线重新对准卫星，检查天线处于波束中心的电平值是否相同。驱动待测天线俯仰从波束中心向下转动-200。再驱动待测天线从下向上转动，通过待测天线波束中心后到达+200位置停止。频谱仪实时记录待测天线的俯仰方向图，将所测俯仰方向图编号存入频谱仪。3）禾U用频谱仪码刻功能，用手工方法对所测方位方向图和俯仰方向图进行处理，分另U获得待测天线接收方位方向图和俯仰方向图的主瓣电平、副瓣电平、3dB波束宽度（s）、l0dB波束宽度（s）图。并将所测方向

23、图从频谱仪输入到计算机，再取出来贴到实验报告中的图2-3和 图2-4。4） 根据所测方向图数据，计算3 dB波束宽度（度）、10dB波束宽度（度）和天线接收增益G。5）将测试数据记于表 2-1。六、测量图形与测量数据天线方向图的测试图如图2-3、2-4所示，测试数据见表 2-1，其中：图2-3 （1 ）、（2）、（ 3）、（4）为方位方向图的主瓣电平、副瓣电平、3dB波束宽度、10dB波束宽度图。图2-4 (1 )、(2)、( 3)、(4)为俯仰方向图的主瓣电平、副瓣电平、3dB波束宽度、10dB波束宽度图。2-3 (1)垂直极化 信标信号 方位 主瓣电平图2-3 ( 2)垂直极化信标信号方位

24、副瓣电平图:!? Aqilent W 53 13 Oct 2- 2013MarkerRef £5 dB<n PakdB-10 21L、z./ 卜/ A/f3Anen 5 dD-3 025dDSelec: M£rke："NormaDeltaDelta PairFrackinp Ket RefDmllmhlafhaTriBceT丹X AnaAmplitixie1RdjT me-0.2*11 s1Aii)T me-MO ms-3 002dB鉗T rrte9gSOaOrizaT meMl ra-3 O2S obRes BW J kHz/VBW100 HzSpan P

25、airSpanOffMore1aF22-3 (3 )垂直极化信标信号方位 3dB波束宽度图2-3 (4)垂直极化信标信号方位10dB波束宽度图图2-3(1) (2) ( 3) (4) 方位方向图2-4 ( 1)垂直极化信标信号俯仰 主瓣电平图2-4 (2)垂直极化信标信号俯仰 副瓣电平图2-4 (3)垂直极化信标信号俯仰 3dB波束宽度图MarkerRef 苗5 dBfi)Peak7 v1JLJ y»9七V（v'吨3Aden 5 d3Mkri A -51S ms-10.05 dBSelect VarkerNormalDeltaDeka Pair (Tracking Ref)

26、Ret©e 帕臥 EWV 3 IcH ?#VHW 1IM HrEwppp 17.9 s (4fi1 卩蚪Mater1t»x叶XAxiiAjTbpliitdd*-1R门；Timsfl57sSSd&n1A(1'TimaSierm®-1® 05 曲2R(11Time057959 5dBn2A口Time451.5 ns-10.511 dBCenter MO MHzSpan 0 HzG卩诃门Pair Span "询OffMure1 Of 22-4 （4）垂直极化信标信号俯仰10dB波束宽度图图2-4(1) (2) ( 3) (4)俯仰方向

27、图表2-1天线接收方向图测试数据表表实验内容实验数据实验仪器设备Agile ntE4408B频谱分析仪Ku频段0.9米便携式卫星通信地球站设备天线对准的卫星卫星名称：鑫诺一号经度：110.50 E/天线所在地经纬度（度）经度：118.78°纬度：32.040/天线对准卫星角度（波束中 心）AZ :195.3 0EL:52.10P： -12.960频谱仪测试波束中心卫星信标信号电平卫星信标极化方式垂直极化/卫星信标频率GHz12.26/LNB本振频率GHz11.30/频谱仪工作频率GHz0.9601/频谱仪接收电平dBm-69.75/天线仰角及转动范围（不修 正）仰角 EL = 52.

28、1 0转动范围：EL ± 200 =40°/天线方位角及转动范围（未 修正）方位角AZ = 195.3 0转动范围：AZ ± 200 =400/天线方位角及转动范围（修 正后）AZAZ csinsinpCOBEU当 AZ=40°, EL=52.1 0 时，AZ ' =24.26°实测天线方向图图(1)图（2）图（3）图（4）天线转速3dB10dBG主瓣 电平（dBm）3dB宽 度(sec)10dB宽 度(sec)转动角度/ 转动时间度 /（sec）波束 带宽 （度）波束 带宽 （度）天线 增益（dBi）方 位 角 未 修 正方位方向图-

29、69.58-21.66720123040°/12s24004100-21.0俯仰方向图-69.5-21.1580.5967.540°/12.8s1814.13023.4方 位 角 修 正 后方位方向图-69.58-21.667201230AZ ' /12 s1455.62486.7-13.9俯仰方向图-69.5-21.1580.5967.5400/12.8s1814.13023.4七、思考题1 利用卫星信标法，能否测量地面站天线的发射方向图？答：否，只能测量地面站天线的接收方向图。2. 天线方向图中的第一副瓣电平高了会产生什么影响？答：影响天线方向性，降低了天线抗干

30、扰能力。3. 天线方向图中波束宽度的宽与窄，表明了什么？答：表面了波束宽度处的宽度秒数x天线转动速度的乘积大小。4. 利用卫星信标法测量天线接收方向图时，频谱仪的动态范围主要受哪紫因素的限制？答：受到天线方向图的主瓣电平、副瓣电平、3dB波束宽度、IOdB波束宽度影响。实验三 卫星信号传输测试一、实验目的 1掌握卫星通信系统的组成及其工作原理。2掌握便携式、固定式卫星通信地面站的设备组成。 3掌握卫星通信地面站发送和接收参数的设置和调整。4掌握 Eb / N0 、误码率和接收信号频谱的测量方法。二、实验内容 1安装调整便携式、固定式卫星通信地面站设备，并使其工作正常。 2调整便携式、固定式卫星

31、通信地面站天线对准目标卫星(鑫诺一号)。3利用卫星链路在便携式、固定式两个地面站之间传输业务信号。4按要求调整便携站、固定站的发送和接收参数，使卫星通信系统处于最佳工作状态。5测试不同传输速率下，便携站发、固定站收的Eb / N0 、误码率和接收信号频谱。三、实验原理1卫星通信实验系统的组成及其主要部件作用图 3-1 是实验用的一种简单的卫星通信系统，它由一颗卫星转发器，两个地面站和上行线路、下行线 路组成，并构成卫星链路，进行卫星业务信号的传输测试。卫星通信系统一般由空间段和地面段组成。空间段包含一颗或几颗卫星，地面段由多个地面站组成。1) 卫星转发器 卫星转发器是一个建立在空中的微波中继站

32、。卫星转发器由天线、双工器、接收设备、变频器和发射 设备组成。作用是将地面站发来的上行信号进行低噪声放大，变频，再经功率放大后发送到其他地面站。2) 上行线路、下行线路在卫星通信系统中， 从发射地面站到卫星的这一段线路称为上行线路， 从卫星到接收地面站的这一段 线路称为下行线路。上行线路、下行线路都是电磁波的传播空间，电磁波将通信卫星和地面站连接起来构 成卫星通信链路，完成卫星通信的长途传输任务。地面站将信号发送到卫星所采用的频率称为上行频率、卫星将信号发送到地面站所采用的频率称为下行频率。因为上行信号和下行信号所走的路径是相同的，而且收发共用同一副天线，为使收发信号互不干 扰，地面站上发射频

33、率和接收频率是不一样的，一般上行频率高于下行频率。12.2512.75GHz。1T -卫星转发器天线双工器双工器i LBUCLNBLNB人工调整装置天线伺服控制器人丄调整 方位俯仰 极化角度变频上行频率变成下行频率实验中，地面站的发射频率为14.0014.5GHz，接收频率为卫星 Modem2 士功分器自动调 方位俯 极化角整-仰 度BUC频谱仪*功分器r卫星 Modem频谱仪交换机tIP电话图像编码器TDVD播放器固定式卫星通信地球站Ku频段1.2米天线固定式卫星通信交换机11图像解码器IP电话电视机便携式卫星通信地球站Ku频段0.9米天线便携式卫星通信地面站地面站图3-1卫星通信实验系统原

34、理框图3) 卫星通信地面站卫星通信地面站是卫星通信系统中设置在地面上的通信终端站，用户通过地面站接入卫星通信线路,进行卫星通信。地面站的作用是向卫星发送和接收来自卫星的各种信号。地面站上主要设备的作用是：(1) 天馈线天馈线由天线、馈线、双工器、天线伺服控制器等部分组成。天线用来向卫星发射信号，同时接收来自卫星的信号。双工器将地面站的接收信号和发射信号分开、保证接收信号和发射信号互不干扰。天线伺 服控制器用来调整天线对准卫星，并对卫星进行高精度跟踪。(2) BUCBUC 是上变频功率放大器，其任务是将调制器送来的中频信号上变频和功率放大，由天线发到卫星。(3) LNBLNB 是低噪声下变频器，

35、其任务是将接收的卫星信号进行低噪声放大和下变频， 再送解调器解调。(4) 卫星调制解调器卫星调制解调器工作在 L 频段，主要对发送数据进行信道编码 (完成扰码、差分编码、前向纠错编码 ) 和调制，对接收信号进行解调和信道译码 (完成前向纠错译码、 差分解码、 去扰码)。并测出误码率和 Eb/N0。2信号流程1)便携站发T固定站收在便携站上，用户 IP 电话信号(或其他信号)经以太网交换机送到卫星调制器进行调制变成已调中频(0.95-1.45GHZ)信号。此中频信号经 BUC变成上行频率(14.00-14.50 GHz )信号，再经功率放大器放 大后由天线发送到卫星。卫星收到地面站发来的上行频率

36、(14.00-14.50 GHz )信号后，首先进行低噪声放大，然后进行变频，将上行频率(14.00-14.50 GHz)信号变成下行频率(12.25-12.75 GHz)信号，再经功率放大后将信号发送 到固定式地面站。固定式地面站收到卫星下行频率( 12.25-12.75 GHz)信号后，进入 LNB进行低噪声放大和下变频，将下行频率(12.25-12.75 GHz )信号变成中频(0.95-1.45GHz )信号。此中频信号经功分器分成两路： 一路送卫星解调器进行解调，解调后的信号经以太网交换机送到IP 电话用户。同时从卫星解调器上读出 Eb /N0 和误码率。另一路信号送至频谱分析仪，通

37、过调整频谱分析仪测出卫星下行信号的频谱。2 )固定站发t便携站收固定站发t便携站收的过程与上述一样。四、实验框图及仪器实验框图及仪器如图 3-1 所示：五、实验步骤 (本实验用便携站发固定站收测试)1 按图 3-1 连接测量系统，并使系统工作正常。2调整便携站、固定站天线对准目标卫星(鑫诺一号)。3调整便携站卫星调制解调器，Modem 发送模块设置如下：Config->Remote->Local 进入本地配置模式Config->Tx 进入发送模块配置菜单(1) FEC (前向纠错码)：Viterbit , TPC 等；( 2) Mod (调制方式) ： BPSK,QPSK,O

38、QPSK 等；(3) Code (编码效率)：1/2、3/4、21/44 等；(4) Data (信息速率)：2.4kbps 5Mbps(5) Frq (发送频率)：950MHz1450MHz，调整步长为 100Hz ;( 6) On/Off (载波发送开关)(7) Pwr (激励电平)：-40dBm0dBm, BUC的输入激励；(8) Scram (扰码方式)：Default-On、IESS-315-No、Off;(9) Clk (发送时钟源)：Int、Ext、Loop-Timed ;(10) Inv (频谱反转)4调整固定站卫星调制解调器，Modem 接收模块设置如下：Config->

39、;Remote->Local 进入本地配置模式Config >Rx 进入接收模块配置菜单(1) FEC (前向纠错码)：Viterbit , TPC 等；(2) Dem (解调方式)：BPSK,QPSK,OQPSK 等;(3) Code (编码效率)：1/2、3/4、21/44 等；(4) Data (信息速率)：2.4kbps5Mbps ；(5) Frq (接收频率)：950 MHz1450MHz，调整步长为 100Hz ；(6) Acq (解调捕获范围)：-/+1kHz to -/+200kHz(7) Descram (解扰方式)：Default-On、IESS-315-No、

40、Off ；(8) Buf (接收缓冲)：Default-On、IESS-315-No、Off ；(9) Inv (频谱反转)( 10) Eb/N0 (信噪门限) ：接收信噪比低于此值将产生业务中断。5用固定站卫星解调器测试误码率、信噪比，用频谱分析仪测出接收信号频谱( 1 )按步骤 3、 4 配置好发送、接收参数； (注意发送、接收参数必须匹配，否则不能解调)(2) BUC 加电： Config->ODU->BUC->DC-Power 选择为 On； ->10MHz 选择为 On(3) LNB 加电： Config->ODU->LNB->DC-V ol

41、tage 选择为 18V； ->10MHz 选择为 On( 4)查看 Modem 接收解调信息(误码率、信噪比) ： Moniter->Rx Parameters(5) 在发端调制器上设置数据速率分别为256Kbps、1024kbps、2048kbps。在收端解调器上分别测出相对应的Eb/N。、误码率，用频谱分析仪测出不同速率下接收信号频谱的幅度和3dB宽度，在电视机上观察接收图像和语音信号有何变化。将测试图形记于图3-2、图 3-3、图 3-4，测试数据记于表 3-1。六、实验图表实验测试图见图3-2、图3-3、图3-4，实验数据见表 3-1 :MarkerAgilent 164

42、3:55 Oct 24 2013Mkr2A E1 25 kHzAftpn 5 dR-2Dlta Pair cTracking Ref RefDEe ct Mar<erNorTaiDe haMsrioefTtMET>peXAxbArrplitiKle1R(r>Freqi108900000 GHzE845 dEm1An>卜E也巾KHz础 &«<*!艸Frw,i wswocno SH?dRr2A0>Frw,B1 25hHE28dBWBW 100 HzCnlpr 1 Oft? GH/IResBWJkHzSpan Z5 MHtSweep 10.71(

43、401 pts|Span PairSpan亞nt朗Offh-p1 cf2C ARACE139IRC file loaded图3-2 激励电平为-25dBm，数据速率256Kbps的接收信号频谱图:- Agilent 1647 40 Oct 常 2013Ref 86 dBmSampLog3 d母7AvgZEtJT A.Si/VY' v/严 r"PIT " *Alien 5 dBMkr? A ISO M kHz-3 329 d8Select Marker1 2 2NormalDeltaDelta Pairi.Trackng Ref|RefD 血KLuhw"T|

44、»wTyp*XAKi>島呷lilid1RFreq1 OB3COOOO Gbk-9251 dSm1AFreq35S.25 im«3.3O7d8ZRFreqi OBMmcgOHE-31Z.51 dBm2AFreqaSDDd 吐-S.SdBmWITOHj匚 enter 1.OKJ GHz fResBVYJkHzSpan Lh IfflHziSweeppta)Span PairSpan CgrtgrOffMoreCATRACE13S TRCfle loaded图3-3 激励电平为25dBm，数据速率1024kbps的接收信号频谱图Marker叨 Agilent 1645:43

45、 Oct 24,2013Ref 46 dOnSampSe ec I/3 kerdB/VAvgMJWIOOHiCenter 1089 GHi fRes BW3kHzMkr2A TM OOWls-2 865cfi广.dll血jLl1AH TWp1'旳艸A jL怖1例和Atlen 5 dSMarker TraceAde 123Readoit 卜FrequencyFinedon .OffMsteTracseTypeXAzisAmplitude1R(UFreqI.OSSlIOOOa SHz-9C.D5 dBmu(UFr&q-758 75kfte-3 D24dGs?r>Freq1 Q

46、L89aaooa shz-96.CI5 dBmFr«|T5Q QO idHz-2 8B5 dBSpan 2.5 MHzSweep 10.71 緘 401 pte)Marker Table OrOffMarksr Al OTMore2of2CATRACE137 Tac tile loaded图3-4激励电平为-25dBm，数据速率为2048kbps的接收信号频谱图六、实验数据表3-1 :卫星信号传输测试数据表实验仪器和设备便携站（发端）固定站（收端）E4447A频谱分析仪E4408B频谱分析仪Ku频段0.9米便携式地面站设备Ku频段1.2米固定式地面站设备天线 对卫 星卫星名称、经度鑫

47、诺一号、110.5° E鑫诺一号、110.50 E天线 所在 地 经度、 纬度经度（度）118.780118.780纬度（度）32.04°32.040天线 对准 卫星 的方 位角 仰角 极化 角方位角（度）195.30195.30仰角（度）52.1052.10极化角（度）-12.960-12.960频谱 仪测 卫星 信标 信号 电平卫星信标信号极化垂直极化垂直极化卫星信标频率GHz12.2612.26LNB 本振频率GHz11.3011.30频谱仪工作频率GHz0.960.96信标信号电平dBm-69.75-66.75发射 接收 参数 设置调制解调器设置调制器设置/解调器设

48、置/前向纠错码：TPC前向纠错码：TPC调制方式：QPSK解调方式：QPSK编码效率：3/4编码效率：3/4数据速率 Kbps:1024信息速率 Kbps:1024发送频率 GHz:1.089接收频率MHz :1089扰码方式：Default- on扰码方式：Default- on激励电平dBm :-24RSLdB :-56BUC、LNB 设置BUC设置/LNB设置/工作电压V :23.8工作电压V :17.5工作电流A :1.78工作电流mA :160参考源MHz :10参考源MHz :10输入信号频率GHz :1.089输入信号频率GHz :12.389本振信号频率GHz :13.050本振信号频率 GHz : 11.300发射信号频率GHz :14.139输出信号频率GHz : 1.089发射信号极化：水平输入信号极化：垂直便携 站发 固定 站收Eb/NO误码 率接收 频谱便携站（发端）固定站（收端）固定站接收测试数据发送数据速率Kbps接收数据速率KbpsEb/N0BER频谱 图号频谱幅 度（dBm）3dB 频谱带 宽（KHz）数据速率：256数据速率：25612.5dB10-9图3-2-88.45175数据速率：1024数据速率：10246.3 dB10-9图3-3-92.51706.25数据速率：2048数据速率：20482