林 輝，張 琪，蔡鴻昀，劉 意

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心深圳監(jiān)測(cè)站，深圳 518120）

靜止軌道衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器本振頻率測(cè)量研究

林 輝，張 琪，蔡鴻昀，劉 意

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心深圳監(jiān)測(cè)站，深圳 518120）

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器本地振蕩器頻率的測(cè)量對(duì)了解衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器信息，實(shí)現(xiàn)干擾源的定位具有重要意義。本文提出一種通過(guò)向衛(wèi)星發(fā)射位于噪底以下的擴(kuò)頻信號(hào)，并對(duì)經(jīng)過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的擴(kuò)頻信號(hào)與本地?cái)U(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算處理，從而測(cè)量衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的本振頻率的方法。實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明，這種方法的測(cè)量準(zhǔn)確度高，能夠達(dá)到實(shí)際工作的需求。

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器；干擾源定位；擴(kuò)頻信號(hào)

1 引言

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信已經(jīng)滲透到社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域中。但是衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的快速發(fā)展也使得有限的軌道資源更加緊張，電磁環(huán)境日益惡化，加上衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放式的系統(tǒng)，因此它很容易受到干擾，影響通信質(zhì)量，甚至導(dǎo)致一些重要用戶業(yè)務(wù)的中斷，不僅造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)產(chǎn)生不可估量的社會(huì)影響[1]。

衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器作為衛(wèi)星的重要組成部分，它承擔(dān)著轉(zhuǎn)發(fā)地面上行站信號(hào)的功能。衛(wèi)星接收天線接收到地面上行站信號(hào)之后，經(jīng)過(guò)下變頻、放大等過(guò)程，重新將其轉(zhuǎn)發(fā)至覆蓋區(qū)域。而要實(shí)現(xiàn)干擾源上行站的定位，就必須知道經(jīng)過(guò)衛(wèi)星接收天線轉(zhuǎn)發(fā)后信號(hào)的下行頻率，因此，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的本振頻率信息在干擾定位中至關(guān)重要。

2 透明轉(zhuǎn)發(fā)器原理

一般而言，根據(jù)是否對(duì)上行信號(hào)進(jìn)行處理，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器分為兩大類：一類為透明轉(zhuǎn)發(fā)器，另一類為處理轉(zhuǎn)發(fā)器。本文提出的轉(zhuǎn)發(fā)器本振頻率測(cè)量方法僅針對(duì)透明轉(zhuǎn)發(fā)器。透明轉(zhuǎn)發(fā)器收到地面發(fā)來(lái)的信號(hào)，除進(jìn)行低噪聲放大、變頻及功率放大外不作任何加工處理，只單純完成轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，它對(duì)工作頻帶內(nèi)的任何信號(hào)都是“透明”的通路[2]。透明轉(zhuǎn)發(fā)器的組成框圖如圖1所示。

圖1 衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器組成框圖

3 擴(kuò)頻信號(hào)

擴(kuò)頻技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種信號(hào)處理傳輸技術(shù)，它是利用與待傳輸數(shù)據(jù)（信息）無(wú)關(guān)的偽碼對(duì)其進(jìn)行頻譜展寬，使之占有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)被傳送信息所必需的最小帶寬。一般有四種產(chǎn)生擴(kuò)頻信號(hào)的方式：直接序列擴(kuò)頻，頻率跳變擴(kuò)頻，時(shí)間跳變擴(kuò)頻，線性調(diào)頻擴(kuò)頻。

所謂直接序列擴(kuò)頻，就是直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)端去擴(kuò)展信號(hào)的頻譜。而在收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息[3]。

在本測(cè)量系統(tǒng)中加入的就是直接序列擴(kuò)頻信號(hào)，它通過(guò)擴(kuò)展傳輸信號(hào)的帶寬，降低了信號(hào)的頻譜密度，從而將有用信號(hào)隱藏在噪聲中。因此，利用直接序列擴(kuò)頻信號(hào)，不僅可以盡量降低發(fā)射功率，將信號(hào)發(fā)射在噪底以下，而且還能避免影響衛(wèi)星上的正常業(yè)務(wù)，有效提高該測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)用性和可行性。而在接收端進(jìn)行接收時(shí)，利用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，通過(guò)解擴(kuò)獲得解擴(kuò)增益，使得發(fā)射的擴(kuò)頻信號(hào)與本地?cái)U(kuò)頻信號(hào)作相關(guān)處理時(shí)能夠得到足夠高的相關(guān)信噪比。

4 測(cè)量原理

基于以上的理論背景，本文提出一種通過(guò)向衛(wèi)星發(fā)射位于噪底以下的擴(kuò)頻信號(hào)，接收后進(jìn)行相關(guān)處理，從而得到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器本振頻率的方法。測(cè)量原理方框圖如圖2所示。

圖2 衛(wèi)星本振頻率測(cè)量框圖

以下為測(cè)量流程：

（1）由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的本地振蕩信號(hào)被本地PN序列碼調(diào)制后產(chǎn)生擴(kuò)頻信號(hào)；采集設(shè)備對(duì)該擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行采集，并將其保存為本地?cái)U(kuò)頻信號(hào)模板。

由實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，針對(duì)不同衛(wèi)星不同頻段的轉(zhuǎn)發(fā)器，發(fā)射同功率同帶寬的信號(hào)，接收到的信號(hào)信噪比不同。因此在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，可通過(guò)設(shè)置采集卡不同的采樣帶寬和采樣時(shí)間組合來(lái)對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，從而更加有效地提高系統(tǒng)處理增益及減少處理時(shí)間。為獲得信號(hào)相關(guān)信噪比、采樣處理時(shí)間和系統(tǒng)可用度的最佳方案，定義了表1中4種采樣帶寬和采樣時(shí)間的組合。因此，形成了4種本地?cái)U(kuò)頻信號(hào)模板。在實(shí)際測(cè)量中，會(huì)根據(jù)采樣帶寬的設(shè)置，提取相應(yīng)的本地?cái)U(kuò)頻信號(hào)模板作相關(guān)運(yùn)算。

表1 采樣帶寬和采樣時(shí)間組合

（2）通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射頻率為F1的擴(kuò)頻信號(hào)至待測(cè)衛(wèi)星，由于擴(kuò)頻系統(tǒng)的特性，因此擴(kuò)頻信號(hào)可隱藏于衛(wèi)星信號(hào)噪底之下。擴(kuò)頻信號(hào)上星之后，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器變頻至頻率F2后轉(zhuǎn)發(fā)至地面。

（3）在接收站用接收天線接收并利用采集設(shè)備采集該頻率為F2的信號(hào)，與本地提前采集的擴(kuò)頻信號(hào)模板作相關(guān)處理。假設(shè)相關(guān)信號(hào)的信噪比低于門限值，則將下變頻器下變頻值增加1MHz，重新采集此頻點(diǎn)即F3頻率信號(hào)，再與本地?cái)U(kuò)頻信號(hào)模板作相關(guān)處理，直至相關(guān)信號(hào)的相關(guān)信噪比高于門限值，則該頻點(diǎn)Fn即為被該衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的擴(kuò)頻信號(hào)，上下行頻率相減，即F1－Fn。

5 軟件實(shí)現(xiàn)

根據(jù)以上工作原理及測(cè)量流程，筆者參與開(kāi)發(fā)了“衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器本振頻率查找”軟件，該軟件的工作流程圖如圖3所示。

軟件界面及功能展示如圖4、圖5所示。

軟件具有以下優(yōu)勢(shì)：

⊙ 與衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫(kù)映射，能同步更新衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

⊙ 擴(kuò)展性強(qiáng)，現(xiàn)行系統(tǒng)由于設(shè)備資源限制僅限于C/Ku頻段，將來(lái)有需要可擴(kuò)展至其余頻段靜止軌道衛(wèi)星。

⊙ 可適性強(qiáng)，針對(duì)不同衛(wèi)星可選擇不同的發(fā)射帶寬與發(fā)射功率，能夠在不影響衛(wèi)星正常業(yè)務(wù)的情況下獲得合適的處理增益。

圖3 衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器本振頻率查找軟件工作流程圖

⊙ 可根據(jù)具體情況設(shè)置相關(guān)信噪比的門限值。該門限值分為相關(guān)信噪比下限與相關(guān)信噪比門限，在信噪比下限以上的數(shù)據(jù)均會(huì)輸出到計(jì)算過(guò)程數(shù)據(jù)欄中，一旦相關(guān)信噪比大于門限值，則認(rèn)為該信噪比下的本振頻率值即為轉(zhuǎn)發(fā)器本振值。

⊙ 本振值查找范圍可控。設(shè)置下變頻范圍區(qū)間，即控制本振值查找的范圍，減少不必要的時(shí)間開(kāi)支。

圖4 軟件界面

圖5 功能展示

⊙ 具備本振參考值數(shù)據(jù)庫(kù)。不同衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的本振頻率有時(shí)具有相同的本振頻率特征值，將這些特征值作為一個(gè)參考值數(shù)據(jù)庫(kù)，在執(zhí)行本振查找時(shí)優(yōu)先處理此類特征值，提高本振查找的效率。

⊙ 本振參考值數(shù)據(jù)庫(kù)可維護(hù)性強(qiáng)。針對(duì)不同頻段不同本振特征值，可進(jìn)行增加刪除的操作，并設(shè)置優(yōu)先級(jí)，提高本振參考值數(shù)據(jù)庫(kù)的可用性。

⊙ 具有直觀的計(jì)算過(guò)程與結(jié)果輸出。計(jì)算過(guò)程數(shù)據(jù)可在計(jì)算過(guò)程數(shù)據(jù)欄中顯示，通過(guò)該數(shù)據(jù)，可適當(dāng)進(jìn)行人工干預(yù)，提高本振值結(jié)果的可靠性。

6 結(jié)束語(yǔ)

在衛(wèi)星干擾源定位中，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的本振頻率信息至關(guān)重要。本文提出了一種通過(guò)向衛(wèi)星發(fā)射位于噪底以下的擴(kuò)頻信號(hào)，從而測(cè)量衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的本振頻率的方法。并針對(duì)該方法進(jìn)行了軟件開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)，為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器本振頻率的獲得提供了一種可行性方案，對(duì)衛(wèi)星干擾源定位工作的能力提升有著積極的意義?！?/p>

[1] 李曉虹．基于時(shí)延差和頻移差參數(shù)的衛(wèi)星干擾源定位方法的研究[D]．吉林大學(xué)，2007

[2] 黃興莉．直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的檢測(cè)及參數(shù)估計(jì)研究[D]．電子科技大學(xué)，2012

[3] 李孝輝．一種單站精確測(cè)量通信衛(wèi)星本振頻率的方法[J]．時(shí)間頻率學(xué)報(bào)，2006(1)

《CCBN2016前沿技術(shù)導(dǎo)讀》

2016年3月24日～26日，以“云聚全媒體，智匯新視聽(tīng)”為主題的第二十四屆中國(guó)國(guó)際廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)展覽會(huì)（CCBN2016）將在北京中國(guó)國(guó)際展覽中心隆重舉行，行業(yè)刊物《CCBN2016前沿技術(shù)導(dǎo)讀》也將在展會(huì)期間與觀眾正式見(jiàn)面。

CCBN作為一年一度廣電全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)⒋缶蹠?huì)，以“立足廣電、服務(wù)全局”為宗旨，經(jīng)過(guò)了二十多年的錘煉，已經(jīng)成為發(fā)布中國(guó)廣電政策、總結(jié)廣電行業(yè)發(fā)展成果、全方位展示企業(yè)產(chǎn)品和技術(shù)、展開(kāi)國(guó)內(nèi)外交流合作的平臺(tái)。CCBN技術(shù)導(dǎo)向匯編讀物——《CCBN2016前沿技術(shù)導(dǎo)讀》是一本聚焦CCBN展會(huì)動(dòng)態(tài)、行業(yè)前沿技術(shù)、熱門產(chǎn)品、政策趨勢(shì)的專業(yè)性刊物。與往年展會(huì)手冊(cè)相比，《CCBN2016前沿技術(shù)導(dǎo)讀》內(nèi)容全面升級(jí)，有著強(qiáng)大的特邀專家陣容，用更專業(yè)的眼光盤點(diǎn)年度行業(yè)動(dòng)態(tài)，把握產(chǎn)品和技術(shù)趨勢(shì)，它收錄了行業(yè)專家、領(lǐng)導(dǎo)對(duì)于年度廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)行業(yè)主導(dǎo)政策的解讀，囊括行業(yè)內(nèi)知名廠商領(lǐng)導(dǎo)對(duì)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的預(yù)想和實(shí)施成果為廣大行業(yè)同仁導(dǎo)讀CCBN展會(huì)熱點(diǎn)、行業(yè)動(dòng)態(tài)。

《CCBN2016前沿技術(shù)導(dǎo)讀》更是一本細(xì)致入微的CCBN技術(shù)產(chǎn)品參觀指南，匯集了每年CCBN參展技術(shù)設(shè)備亮點(diǎn)及行業(yè)熱點(diǎn)。2016年CCBN以“云聚全媒體，智匯新視聽(tīng)”為主題，重點(diǎn)將圍繞“廣播電視融合覆蓋網(wǎng)、廣播電視公共服務(wù)、云計(jì)算大數(shù)據(jù)、全媒體與媒體融合、智慧城市與智慧家庭、廣播影視版權(quán)產(chǎn)業(yè)、網(wǎng)絡(luò)信息安全、電臺(tái)電視的數(shù)字化網(wǎng)路化高清化”八項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù)展開(kāi)?！禖CBN2016前沿技術(shù)導(dǎo)讀》簡(jiǎn)單、快速、有效地幫助行業(yè)同仁了解展會(huì)及行業(yè)動(dòng)態(tài)，可以說(shuō)，“一本導(dǎo)讀在手，洞悉展會(huì)不愁”。

Research on Measurement of the Satellite Oscillator Frequency of the Transporter of Geostationary Orbit Satellites

Lin Hui, Zhang Qi, Cai Hongyun, Liu Yi
(The State Radio Monitoring Center Shenzhen Station, Shenzhen, 518120)

Measurement of the satellite oscillator frequency of the transporter of satellite is of great significance to the understanding of information from the transporter of satellite and to the locating of satellite interference. This article presents a method of measuring the oscillator frequency of the transporter of satellite: direct-sequence spread spectrum signals under the noise floor are sent to satellites and the correlation between the signals transmitted by satellites and the local counterparts is worked out. Test results have suggested that measurement obtained through this method is highly accurate and meets practical requirement.

transporter of satellite; locating of the satellite interference; direct-sequence spread spectrum signal

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.01.016

TN927+.22 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1672-7274（2016）01-0068-04

林 輝，碩士研究生，助理工程師，現(xiàn)就職于國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心深圳監(jiān)測(cè)站，主要從事無(wú)線電監(jiān)測(cè)以及衛(wèi)星干擾源上行站定位工作，主要研究方向?yàn)樾l(wèi)星監(jiān)測(cè)新技術(shù)研究，信號(hào)分析等。

張 琪，碩士研究生，助理工程師，現(xiàn)就職于國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心深圳監(jiān)測(cè)站，主要從事無(wú)線電監(jiān)測(cè)以及衛(wèi)星干擾源上行站定位工作，主要研究方向?yàn)樾l(wèi)星監(jiān)測(cè)新技術(shù)研究，信號(hào)分析等。

蔡鴻昀，本科，助理工程師，現(xiàn)就職于國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心深圳監(jiān)測(cè)站，主要從事無(wú)線電監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星干擾源上行站定位以及衛(wèi)星監(jiān)測(cè)設(shè)備維護(hù)工作，主要研究方向?yàn)樾l(wèi)星監(jiān)測(cè)新技術(shù)研究，天線技術(shù)研究等。

劉 意，碩士研究生，助理工程師，現(xiàn)就職于國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心深圳監(jiān)測(cè)站，主要從事無(wú)線電監(jiān)測(cè)以及衛(wèi)星干擾源上行站定位工作，主要研究方向?yàn)樘炀€技術(shù)研究，信號(hào)分析等。