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标题: 利用电磁环境自动测试系统对卫星地球站进行监测研究 [打印本页]

作者: admin 时间: 2015-4-28 10:27
标题: 利用电磁环境自动测试系统对卫星地球站进行监测研究
1 接到对卫星地球站监测任务
    黑龙江省气象局请求黑龙江省无线电监测站对佳木斯四丰山卫星地球站进行电磁环境测试。该站是接收我国风云－3号极轨气象卫星的地球站，也是我国风云－3号应用系统一期建设工程中三个国内辅助站之一。其主要作用是全方位、全角度跟踪风云－3号极轨卫星，配合喀什、拉萨站以及瑞典站接收、下载风云－3号气象数据。也就是说，佳木斯四丰山地球站的天线要不断地调整方位角、仰角来跟随风云－3号极轨卫星的运行轨迹。因此对该地球站的电磁环境测试也比通常所测试的固定方位角、仰角的地球站的测试要复杂得多。

    2 确定卫星地球站监测方案
    此次测试要求无线电监测人员至少在24小时内不间断地利用测试设备在地球站天线位置对仰角为0度、5度、10度、15度、20度、25度，方位角0度至360度范围内（方位角每5度取样一次）分别用水平、垂直极化方式对L波段和X波段进行测试。由于测试要求复杂、环境恶劣、时间长、数据采样多等因素，对监测设备的自动化程度要求高，特别是对仪器仪表的抗低温性能、持续长时间工作等性能都提出了很高的要求。

    针对这种复杂的测试要求以及测试点的地理环境和天气状况，如果采用手动调整测试天线的方位角、仰角将给测试工作带来巨大的工作量，而且手动调整测试天线方位角、仰角的精度差、效率低，特别是在夜间低温测试时，还需要架设照明设施、取暖等设施。因此，无线电监测人员决定使用电磁环境自动测试系统。

    电磁环境自动测试系统由天馈系统、电子伺服系统、软件控制系统等组成。它可以控制转台以多种方式运动，也可以按照设定的时间间隔和角度间隔有规律地进行扫描，适用于对极轨卫星地球站的电磁环境测试和对卫星信号追踪测量。

    3 开展地球站电磁环境监测工作
    3.1 测试前的干扰源调查
    在进行电磁环境测试前，测试小组首先对佳木斯四丰山地区的微波设置情况进行了调查。这也是对该地球站干扰源的调查。佳木斯无线电管理处、佳木斯无线电监测站和黑龙江无线电监测站共同合作，发现在距离测试点北方4公里处有佳木斯至鹤岗的微波链路（其具体频率为 8029.37MHz／7777.35MHz）,以及佳木斯至汤原的微波链路（频率为8088.67MHz／7836.65MHz）。这两条微波链路均为广播电视部门设置的传输广播电视节目的微波。

    2007年10月12日上午9时，测试小组到达佳木斯市四丰山气象卫星地球站，在测试点楼顶架设了帐篷，安装了电磁环境测试系统（见图1）。

　　图1 电测环境自动测试系统组成

    3.2 逐步开展电磁环境测试
    首先对L波段进行电磁环境测试。测试小组重点对1698MHz～1710MHz频段进行了测试，设定自动测试系统在规定的仰角、方位角范围内每 5度取样一次，测试持续时间为2分钟，并分别用水平极化、垂直极化两种极化方式进行测试，自动存储频谱图，测试时分辨率带宽RBW＝10kHz、视频带宽 VBW＝10kHz(等同于12kHz)。但本次测试并未发现干扰信号，背景场强也低于地球站天线口面允许的干扰场强，符合国标GB13615-92《地球站电磁环境保护要求》的规定。

    10月12日14时，测试小组开始对X波段7720MHz～8500MHz频段频率进行电磁环境测试，同样设定自动测试系统在规定的仰角、方位角范围内每5度取样一次，测试持续时间为2分钟，并分别用水平极化、垂直极化两种极化方式进行测试。在仰角为0度测试，在方位角360度范围内未发现异常，然而当测试天线调整到5度时则发现若干不明干扰信号。测试人员利用笔记本电脑控制HP8563E频谱仪对每个不明信号进行长时间采样，并不断调整测试天线的方位角和仰角以及极化方式，找到信号最大点再进行细化分析，同时对所有采样信号频谱进行存储，打印干扰信号的典型频谱图。经过此次测试，监测人员在 X波段共发现8个干扰信号，如图2所示。

　　图2 X频段上所发现的8个干扰信号

    (1) 7777.35MHz信号
    该信号带宽为20MHz，最大电平为－33.66dBm，高出频谱仪最小允许值52.34dB。其方位角为335度，仰角为5度，属垂直极化信号，是鹤岗—佳木斯广电模拟微波链路落入风云－3号卫星频带造成的同频干扰信号，如图3所示。

　　图3 7777.35MHz信号的频谱分析结果

    (2) 8029.37MHz信号
    该信号为单载波信号，最大电平为-53dBm，高出频谱仪最小允许值33dB。其方位角为335度，仰角为5度，属垂直极化，为佳木斯—鹤岗广电微波链路落入测试频段7720MHz～8500MHz引起的，如图4所示。

　　图4 8029.37MHz信号的频谱分析结果

    (3) 7836.65MHz信号
    该信号带宽为20MHz,最大电平为-30.16dBm，高出频谱仪最小允许值55.84dB。其方位角为330度，仰角为5度，属垂直极化，为汤原—佳木斯广电微波链路落入测试频带造成的同频干扰，如图5所示。

　　图5 7836.65MHz信号的频谱分析结果

    (4) 8088.67MHz信号
    该信号为单载波信号，最大电平为-40.49dBm, 高出频谱仪最小允许值45.51dB。其方位角为330度，仰角为5度，属水平极化，为佳木斯—汤原广电微波链路落入测试频段7720MHz～8500MHz造成的，如图6所示。

　　图6 8088.67MHz信号的频谱分析结果

    (5) 8.2112GHz信号
    该信号带宽为30MHz，其最大电平为－64dBm，高出频谱仪最小允许值22dB。该信号最强点方位角为335度，仰角为5度，属水平极化，为数字微波链路频率落入风云－3号卫星频带引起的同频干扰，如图7所示。

　　图7 8.2112GHz信号的频谱分析结果

    (6) 8.2544GHz信号
    该信号带宽为30MHz，其最大电平为-62.16dB，高出频谱仪最小允许值23.84dB。该信号最强点方位角为335度，仰角为5度，属水平极化，为数字微波链路落入风云－3号卫星频带引起的同频干扰，如图8所示。

　　图8 8.2544GHz信号的频谱分析结果

    (7) 8.36GHz信号
    该信号带宽为30MHz，其最大电平为-46dBm，高出频谱仪最小允许值40dB。该信号最强点方位角为335度，仰角为5度，属水平极化，为数字微波链路频率落入测试频段7720MHz～8500MHz引起的，如图9所示。

　　图9 8.36GHz信号的频谱分析结果

    (8) 8.41GHz信号
    该信号带宽为30MHz，其最大电平为-45.49dBm，高出频谱仪最小允许值40.51dB。该信号最强点方位角为335度，仰角为5度，属水平极化，为数字微波链路落入测试频段7720MHz～8500MHz内所致，如图10所示。

　　图10 8.41GHz信号频谱分析结果

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