卫星信标的用途及应用

卢育凤

国家广播电视总局五五二台 福建省 福州市 350007

1 卫星信标的计算

信标接收机是卫星通信地球站中用于天线跟踪卫星的设备，五十四研究所自主研制的一系列信标接收机具有L/C/Ku各频段的信标接收能力，能够完成卫星的信标信号锁定、鉴相，并将其转换成与功率成正比的直流信号送给伺服控制系统，确保天线对准卫星工作，获得最佳天线增益。其中，步进信标接收机广泛应用于固定卫星通讯地球站和车载静中通系统中；单脉冲跟踪接收机广泛应用在车载动中通、船载和机载卫星通信系统中。

卫星信标是怎么算的呢。如果以亚太2R 为例，用Ku 波段的转发器，本振是11300（C 波段转发器的本振是5150）。卫星的信标信号是由卫星上发射的一个频率和幅度都固定的信号，主要用于卫星上行地球站的天线对星和自动跟踪，对普通接收用户而言意义不大。一般每颗通讯卫星均带有C（Ku）波段信标信号。亚太2R 水平极化信标为12749MHz，垂直为12251MHz， 如 本 振 为11300MHz，接收下来的信标频率水平为12749-11300=1449MHz，垂直为12251-11300=951MHz。

2 卫星信标的主要用途

2.1 向地面测控系统提供卫星遥测信息

每颗通信卫星均携带有C/Ku波段的信标，卫星各分系统的运行参数实时传送到星上信标发射机，经过相位调制后变为携带遥测信息的中频调制波，随后进行上变频，并由星上的全向或定向天线发射出去，最终信标信号被地面测控系统接收。带遥测信息的信标的调制带宽约在200kHz左右，亚洲卫星公司的信标经遥测信息调制，其带宽最高可达300MHz，而未带遥测信息的信标（常见于Ku 波段信标）则是未调制单载波。

2.2 转发卫星测距音信号

卫星接收地面测控系统发射的测距音信号经过指令接收机的处理后，测距音信号通过信标发射机发送回地面，被地面测控系统接收，以进行卫星轨道确定。从这个功能上说，卫星信标的重要程度一点都不比星上转发器低。如果信标发射机出现故障，就有可能导致整颗卫星的丢失。因此一般的通信卫星都是在C 波段配置两个信标发射机，互为备份。

2.3 为地面通信系统服务

信标可以用于地面天线对星和自动跟踪，以及Ku 波段地面系统的自动上行功率控制。卫星信标最重要的功能之一就是能够像夜间为船舶指引方向的灯塔一样，引导地面站精确指向卫星。值得注意的是，在实际工作中有些卫星信标的频率相差不大且位置又相对接近，加之地面站的低噪放一般都或多或少地存在频偏。因此，仅仅依靠鉴别信标频率是否一致很难判别是否对错了卫星。我们知道传统的通信卫星不论是C波段还是Ku波段，基本上都配置两个以上的信标。所以笔者认为，只有通过对同一卫星上的多个信标进行统一测量才能更准确的加以分辨，减少对错卫星的几率。

目前中国上空可以看到的卫星，其C 波段信标多为两个信标在同一个极化。而Ku 波段的信标则分别位于不同的极化，一个极化至少一个。鉴此，使用C 波段信标对卫星时可以比较两个同极化信标的频率差，以此作为区分卫星的依据（由于接收系统的频偏同时作用于两个信标频率，因此其频率差值应相对准确）。而Ku 波段对星时，除了对正极化信标进行辨别外，还应转动双工器鉴别反极化信标的频率是否相符。应结合两个信标的频率情况综合判断为宜。

3 卫星信标应用

3.1 热备份低噪声放大器的增益

在配置伺服系统时，应考虑到热备份低噪声放大器的增益问题。如果不同低噪声放大器的增益存在很大的差别，那么当其被人为或者自动切换后，信标功率会出现明显的跳变，从而导致伺服系统判断错误。

3.2 信标功率的稳定度

卫星信标的功率与地面设备无关，其功率稳定度相对较高，大致变化范围在1dB 以内。但如果我们通过地面站对卫星信标进行24小时连续监测，会发现即使在天气变化不大的情况下，其信标功率的波动也会在2-3dB。主要是卫星地面站低噪声放大器增益会随着环境温度的变化而变化，从而导致了监测信标功率读数的变化。

3.3 信标频率的稳定度

我们知道卫星的信标是由星上信标发射机产生的，通过卫星通信天线发射到地面。由于卫星信标与地面设施无关，一旦卫星发射升空，其信标的频率无法改变，且频率稳定度相对较高。

3.4 作为大口径天线自动跟踪卫星的参考源

在理想的条件下，同步卫星相对于地面的位置是固定不变的，但实际应用当中的卫星轨道存在漂移，卫星地面站必须要使用跟踪系统，根据安装位置不同，地球站分为固定站、车载站、船载站、机载站，卫星信标作为大口径天线伺服系统的信号源，该系统会根据信标的变化，自动调整天线的方位、俯仰角，保持地面天线精确指向卫星。卫星上行站的天线伺服控制设备一般采用 VertexRXI 公司 7200 天线控制器，操作方便灵活，工作稳定可靠，辅以Model 253 型信标跟踪接收机，驱动单元采用中国电子科技集团公司第五十四研究所最先进的设备，可以实现很高的跟踪精度。