卫星开通测试对象和测试方法

1、G/T值的测量目前，普遍采用的测量方法有三种：射电星法、信标塔法和卫星法。利用能发射 宽带无线电波的天体(简称射电星)作为信号源的测量方法称为射电星法，该方法能直接测量 G/T值，而信标塔法和卫星法则通过分别测量天线接收增益和系统噪声温度来确定G/T值。在这些方法中，射电星法精度较高，而卫星法方便易行但精度不理想；利用信标塔测量时， 需要有合适高度的山头或特制的信标塔。1.接收系统噪声温度的测量M_K2图2接收系统噪声温度的测量电路(1)转换SW使接U机1与天线连接。这时换算到SW输入端的总噪声温度为T=TA+Tr 式中，口和Tr分别代表换算到 SW输入端的天线噪声温度和接收机1的噪声温度。(

2、2)调节A1的衰减量使以1 = L1,此时指示器 M的指示为M1,则M1 TA 工 KR TA TrKcL1L1式中，&=K1K2为接收机1的增益。(3)转换SW使接收机1与低温负载连接。首先调节A2的衰减量，使La2=1。此时,换算到衰减器A2输出端的等效噪声温度为Tn41- To TlA 2A 2调节Ai的衰减量，使输出 M的指示仍为 M1,设此时3 = L2,则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)接收机仍接低温负载，调节A2使

3、La2=1000 ,则由式(6.4)得TnTl10001000ToTo调节A1的衰减量，使输出 M的指示仍为M1,设此时La1=L3,则M1ToTrL3Kc于是由式(6.3)和式(6.8)可得这样由式(6.6)和式(6.9)可求得TTaTrTo L丫2 丫1通常取To=290K; Tl为低温负载噪声温度，由冷却机决定，如氨冷却系统可达 1020K; 丫1、丫2可由A1的衰减量L1、L2和L3算出。此外，还有一种不用低温负载测量接收系统噪声温度的方法，叫做噪声相加法，如图3所示。这种方法对于非标准站和小型站特别适用。因为在这些站一般没有低温负载， 采用前一种方法有一定的困难。馈线系统低噪声 技减

4、器 放大器 /A1MMnMBwz) 定向耦合算l_i - r - K K1K2放电管图3用噪声相加法测量噪声温度噪声相加法的测量原理如下：在接收机和天线连接状态下，通过定向耦合器把标准噪声源(放电管)接在低噪声放大器的输入端。 当放电管“熄灭时”，管内无放电现象，没有噪声输出, 低噪声放大器输入端的噪声温度如式 (2)所示。此时，调整A1,使指示器 M指示到适当位置 M1。设A1的衰减量为La1=L1,则一TKcM1 cLi当放电管“点火”时，管内便产生放电现象，并因此产生附加的噪声输出，设它的噪声温 度为Tp,则这时低噪声放大器输入端的噪声温度为t =t +tF P这时重新调整A1的衰减量，

5、使输出指示仍为Mi,设此时Lm=L2,则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）可得接收系统噪声温度为YTp此法的优点是电路简单、操作方便， 误差。另外，定向耦合器的耦合度也有频率特性,所用仪器设备很少。缺点是放电管噪声温度有 因而测量精度不够高。在卫星组织指导下,2.天线增益的测量1）卫星法测量步骤如下:天线接收增益测量框图如图6.4所示。图4卫星法天线接收增益测量框图（1）由监测站发射一个指定频率的未调载波，该载波的EIRP要足够使转发器饱和，从而使下行EIRP达到稳定输出。（2）受测站调整天线指向，使接收输出达到最大

6、，然后将本地产生的高频信号（与载波频率差5 MHz ）注入定向耦合器，并调节精密可变衰减器，使注入信号电平与接收测试信号电平的输出相等，根据数字功率计的输出换算出输入的载波电平。（3）计算实测接收增益G为G二（LNA输入端接收功率）+（方向校正系数）+（路径损耗）-（卫星EIRP） dB上式中， 除第一项外，其它项均由协作站提供。2）射电星法(或发射点)，转在地面上测量天线增益时，是在距被测天线适当距离处设置接收点动被测天线，变动其方位和仰角， 从而可以得出相应的方向图、波瓣宽度、天线增益等的。但这种方法，由于受附近各种地物反射波的影响，难以得到准确的测量结果。为此，提出了各种替代法方案。其中

7、，最广泛采用的是射电星法。这一方法以射电星的通量密度为标准来计算增益。 其优点是各国的地球站都能用同一方法进行测量，并能相互比较。通量密度较 大的射电星有仙后座 A、金牛座A及天鹅座Ao根据地球站所在地理位置来确定采用哪个 星座。 国际上也推荐使用这些射电星。其测量方法如图 3所示，步骤如下：Ai,使输(1)将低噪声放大器接至天线，并使天线中心轴线方向对准射电星。调节 出指示M= M1,此时La1= L1,则M1(n。kT)BKc式中,带宽;no是由天线接收的射电星噪声换算到低噪声放大器输入端的功率谱;B为接收机中频T=Ta+ Tr为接收机噪声温度；k为玻尔兹曼常数;(2)转动天线，使之偏离射

8、电星方向，调节L1为A1的衰减量。A1,使在 La1= L2 时 M=M 1,则kTB(M1cL2由式(6.16)和式(6.17)可得两噪声输出之比R为(no kT)B(n。R -kTBKcc设天线的面积为A,kTnoAI A T效率为Tf,馈线效率明则G 2- A T4兀式中，G为天线增益；I为射电星的通量密度，如表 表1射电星的通量密度6.1所示。射电星仙后座A金牛座八B_. 一 _ _ _夫落座A/(I)4 GHz时的通量密度 J1locsx JO 3；?x it) JF1 盼/(P/GHx时的通密度HW1 ) K | 十4 J1 x! T 1J !f ( 1 X !1 4 r由式(6.

9、18)和式(6.19)导出1)以上，取邛归50%, 则j(RI A T中一般都在 70%1)由于射电星实际上不是一个点，而具有一定体积,因此应引入一个修正系数K,即8兀kT(R 1)m的天线上产生的天线温度在因此一般功率比R值为23。G/T值。三个射电星辐射出来的功50200K范围内。标准地球站噪声故在一特定仰角，G/T可根据观测到天线波束宽度/图5射电星不是点源引入的修正系数3. G/T值的直接测量利用上述测量G的方法跟踪射电星可直接求得率密度在直径为 2530 温度在5080K范围内, 的比值用下式求出：T式中,A 101g(R1)A为一常数，它决定于射电星的通量密度、大气衰减、频率f等因

10、素。44天线仰角/ 图6 G/T与天线仰角关系的一个实测曲线、发射增益的测量在协作地球站（CSM立）配合下的测试步骤如下：（1）将被测天线对准卫星，受测站发射一个指定频率的未调载波，调整其上行EIRP使CSM站接收到白下行EIRP5为某一指定电平（约为18 dBW）,并测出天线输入功率。（2）受测站关掉载波，CSM发射一个同频未调载波，调节发射功率使自己收到的电平与（1）中收到的电平相同，并测出送到天线的功率。（3）按下式计算天线的发射增益Gt：Gt=（监测站的EIRP）-（被测站天线入口处功率）+（卫星天线接收增益误差）+（上行线路径损耗误差）dB三、发射轴比的测量轴比是在测得交叉极化隔离度

11、后再由式（1）换算而得到的。测量地球站天线交叉极化隔离度时必须要有国内或国际卫星组织指定的协作地球站进行协调才能测试。例如，国际卫星组织在INTELSAT操作中心（IOC）和技术操作控制中心（TOCC）的指导下，由它指定的协作 地球站（通常是卫星系统监测站）配合进行测试。为配合验证测试，IOC和TOCC按测试要求 分别控制专门为测试双极化地球站轴比的卫星，令它们提供极低的卫星轴比条件，并使卫星工作在单极化接收和单极化发送的方式。卫星转发器通常有三种工作方式，如表2所示。表2卫星转发器的工作方式工作方式匕行找R星接收极化方式F竹线卫星发送极化方式庄旋圆械化LIKP右旋四援AURHCP）rRHBP

12、一KHCPLHLP在实际测试时，通常采用自发自收， 通过卫星自环测试的方法，此时接收站就是被测站。图7为交叉极化隔离度测试框图。其中，卫星可工作在I、n两种方式，因此可测量两种极化隔离度。 表3为测试的简要说明。图7交叉极化隔离度测量框图 表3交叉极化隔离度测量说明发射隔离度发射孔测昆的上行畿信号接收孔上测号测量的接取电平隔离度计算闻8右旋曲极化鞋射隔离度LHCP需要的同树化RHCPF同械化)凸一4RHCP不需要的交叉般化RHCP小(交叉祗化)左艇圆触化发射酶离度RHCP需要的同极化RHL P产“同糙化】LHB不需矍的交乂极化RHCP产/交乂极化)四、发射旁瓣方向图的测量在地球站的天线测量中，一般是测方位平面和俯仰平面两个方向图。作为入网验证 测试，必须采用协作地球站测量法。在卫星组织指导下的测试步骤如下：(1)受测站把天线对准卫星后，发送一个按测试频率、 规定极化方式的未调载波， 并调整发射功率，使监测站测得下行EIRP为18 dBW左右。(2)使被测天线在规定的偏离角度内连续扫描，记录天线主波束方位平面和俯仰平面方 向图。(3)被测站关掉载波后，重新让天线对准卫星，再发送(1)中所述载波，并调整到测试旁瓣