2便携式卫星通信系统(全)详解

便携式卫星通信系统

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目 录

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需求分析 ..................................................................................................................... 2 1.1 技术需求 .............................................................................................................. 2 1.2 设计思路 .............................................................................................................. 2 1.3 设计依据 .............................................................................................................. 3 2

系统总体技术方案 ..................................................................................................... 4 2.1 网络拓扑 .............................................................................................................. 4 2.2 系统组成 .............................................................................................................. 4 2.3 系统功能描述 ...................................................................................................... 5 2.4 系统设计方案 ...................................................................................................... 6 2.5 设备配置表 ........................................................................................................ 18 2.6 空间卫星资源 .................................................................................................... 19

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1 需求分析

根据应急通信及现场新闻采访的需求，建设1套卫星机动通信系统以满足应急通信及现场新闻采访的需求，包括1套通信固定站和1套卫星通信便携站及现场图像采集传输系统，固定站和卫星通信便携站之间的通信采用现有卫星通信ku资源实现。卫星通信便携站将通过现场图像采集传输系统采集到的话音、数据及视频传送到卫星通信便携站，再经卫星通信便携站通过卫星传输到固定站和指挥中心的大屏幕上。

根据通信系统实际情况，卫星通信系统建设规模如下：

(1)指挥中心建固定卫星通信地球站； (2)建设1套机动通信机动平台。 本建议书对用户需求分析要点如下： 1.1 技术需求

根据通信系统需求，工程系统配置包括固定和机动两大系统： 1、位于指挥中心的固定站通信系统：包括  天线系统：Ku频段天线系统一套；

 主站室外单元设备：包括低噪声放大器系统一套， SSPA系统（内置

BUC）一套，安装在天线基座架上；

 室内单元设备：包括调制解调器系统一套；视频编码器和解码器一套；语音

网关一套；网管、监控设备一套； 2、应急通信机动平台：包括  卫星通信便携站一套；

自动卫星便携天伺馈系统、一体化卫星信道设备、BUC  单兵图传设备一套； 1.2 设计思路

我们的设计原则是建立在满足用户当前需求和今后的扩展要求之上，采用以下设计思路：

 系统设计采用成熟技术，尽量减少技术风险，采用模块化、通用化设计原

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则。设备故障部件或单元的替换、检查和修理应该很容易进行。硬件和软件预留扩容能力，可方便的实现系统扩容。  设备布局充分考虑电磁干扰、散热及便于维护。

 天线分系统技术指标满足IESS-207所规定的E标准地球站的性能要求，安

装设备满足IESS-308/310中有关的性能要求。

 地球站系统所选用的设备均为技术先进、质量可靠的在用设备。设计寿命应

大于15年。在设计寿命内，地球站系统总的可用度应优于99.9%，满足每天24小时有人/无人值守下连续运行的要求。

1.3 设计依据

（1）遵循IESS-207 E-3标准地球站的性能要求和IESS-308和IESS-310最新版本中规定的中速、高速数据速率的电视业务、话音业务、数据业务设备技术参数要求。

（2）中华人民共和国通信行业相关标准：

 YD 5050-2005 《国内卫星通信地球站工程设计规范》

 YD/T 5017-2005《国内卫星通信地球站设备安装工程验收规范》  YD 5059-2005《电信设备安装抗震设计规范》

 YD 5098-2005《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》

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2 系统总体技术方案

2.1 网络拓扑

单兵图传卫星便携站指挥中心固定站

图3-1系统网络拓扑图

2.2 系统组成

通信系统由固定站和通信机动平台两部分组成，见图3-2。

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电电电电电电电电电电电/电电电ODU电电电电电电电电电电LNBVOIP.电电..VOIP电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电BUC电电电电电电电LNB电电电电电电电电电电

图3-2通信系统配置图

本系统固定站由一套天线、ODU、LNB、卫星调制解调器、网络交换机、视频编码器、视频解码器、语音网关、视频监视器组成。

卫星通信机动平台由0.9米Ku波段自动便携式天伺馈系统、BUC、卫星一体化信道、音视频切换矩阵、地面图像传输系统、视频监视器组成。 2.3 系统功能描述

卫星通信系统通过卫星的Ku频段转发器传输图像、话音业务。

远端视频采集的图像通过地面无线图像传输系统或现场摄像系统将音视频信号送至卫星通信一体化信道设备，音、视频信号经过编码器、调制器调制成L频段RF信号送至BUC再经变频为KU频段信号放大后通过便携天线发射到卫星。指挥中心天线接收到卫星发来的微弱信号经LNB系统放大后变换为L波段的中频信号送到调制解调器，解调后的信号送至终端，将视频信号在本地进行显示，指导现场的各种突发事件。

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2.4 系统设计方案

2.4.1 固定站分系统设计方案 2.4.1.1 天线分系统

固定站天线及控制分系统由天线部分、二端口馈源网络、机械传动部分组成。 天线负责对高功放分系统ODU输出的信号进行功率放大并精确对星，将信号送往卫星。天线对星采用自动方式以满足主站对不同经度卫星的传输要求。

该天线主反射面是赋形抛物面，由十二块硬铝合金面板组成，每块面板均采用高精度拉伸成型蒙皮与高刚度骨架铆接而成，这种复合结构的面板保证了天线重装精度，减少了安装工作量，使天线有很强的抗风能力和足够的强度。

天线副反射面及馈源喇叭均由数控车床加工成型，表面处理采用导电阳极化、喷涂氯磺化聚乙烯硅环氧磁漆的处理工艺；收发双工器采用铜制镀银，外表面喷涂氯磺化聚乙烯硅环氧磁漆的处理工艺。

天线中心体、座架、辐射梁等全部钢结构部件采用热浸锌的表面处理工艺，全部连接用标准件采用不锈钢件，增强了它的防腐蚀能力，使天线的使用寿命大于15年。

卫星通信天线是高性能的环焦型天线。由于采用了计算机优化设计和先进的制造工艺，因而该天线具有高增益、低旁瓣、高极化鉴别率、小电压驻波比等良好特性。

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图3-3 Ku天线外型结构图

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表3-1天线分系统技术指标（3.7米） 射频特性 工作频段 GHz 天线增益 dBi 极化 交叉极化鉴别率 dB 电压驻波比 噪声温度 仰角 10° 30° 50° 35 1.25 49°K 39°K 35°K Ku波段 接收 10.95～12.75 51.4 线 Linear 35 1.25 发射 13.75～14.5 52.7 G/T值 ( El.＞10°) -3dB波束宽度 馈源插损 dB 功率容量 KW 接口 收发隔离 dB 旁瓣 第一旁瓣 宽角旁瓣 机械特性 天线口径 天线类型 天线座架形式 反射面成型工艺 反射面精度 RMS） 天线指向范围 方 位 俯 仰 工作风速 不破坏风速 环境温度 湿 度

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30.6dB/°K (70°LNA) 0.44° 0.25 dB WR-75 85 -14 dB 0.38° 0.2 dB 2 KW WR-75 29 - 25 logθ（1°≤θ＜20°） 3.7m 环焦型 RING FOCUS 俯仰/方位 El. Over Az. 2mm 硬铝合金板拉伸成型 ≤0.5 mm ± 42° 0°～90° 保精度 80km/h 降精度106 km/h 216 km/h -40℃～ + 60℃ 0~100% 便携式卫星通信系统

太阳辐射 地震 冰雪载荷 表面处理 1135Kcal/h/m2 0.3g 水平，0.15g 垂直 13mm 裹冰正常工作；25mm 裹冰不破坏 钢件：热浸锌； 铝件：喷漆（白色） 2.4.1.2 射频链路分系统

射频链路分系统由高功率放大器和低噪声放大器两部分组成。

高功率放大器分系统对视频调制分系统送来的L波段信号进行上变频，将信号频率变换为适合卫星传输的Ku波段射频信号，然后对此信号进行功率放大，并送往天线相应的极化端口。卫星接收到下行信号经LNB进行变频放大，送至 L波段放大器将LNB送来的L波段信号再次进行放大，同时提供增益调节功能，用户可以通过RS232或RS485接口对下行支路进行增益调节，已满足设备接口电平的要求。 2.4.1.3 调制解调分系统

调制解调器分系统由调制解调器组成，是基于IP的标准DVB-S/DVB-S2卫星调制解调器。对收到的IP数据进行适配、信道编码、前向纠错、基带成形和滤波，形成标准的DVB-S/DVB-S2基带信号，并将基带信号调制到L波段信号。并将低噪声放大器送来的信号进行解调，输出IP信号。

2.4.2 通信机动平台分系统技术方案 2.4.2.1 便携天线分系统

便携站天线及控制分系统由天线部分、馈源网络、信标接收机、GPS、跟踪控制部分组成。

天线负责对高功放分系统BUC输出的信号进行功率放大并精确对星，将信号送往卫星，天线控制系统及信标接收机完成对天线方位和俯仰的控制，确保天线对准卫星。

天线对星采用一键对星方式，以满足系统快速建立卫星通道的传输要求。可工作于Ku 频段或Ka频段。该天线为整体箱式结构，天线面、天线座、伺服驱动单

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元以及低噪声放大器、BUC、一体化信道等设备单元均置于箱体内，天线可方便地装载于各类车中。天线采用了蜂窝夹层碳纤维材料反射面，反射面成形精度高，反射面精度不受环境温度变化的影响。天线结构紧凑、造型美观、重量轻、体积小、操作快捷方便。天线设计思想先进，功能齐全。便携天线广泛应用于、消防、新闻采集、石油地质勘探、科学考察等需要进行移动的卫星通信的领域。

功能特点

 天线采用整体箱式结构，且外形美观；

 采用赋形双偏置抛物面天线，消除了单偏置抛物面天线圆极化工作时的波

束倾斜；

 采用了蜂窝夹层碳纤维材料反射面，反射面成形精度高，反射面精度不受

环境温度变化的影响；

 采用了蜂窝夹层碳纤维材料反射面，反射面重量轻，伺服驱动功率小；  方位、俯仰采用了特殊的消隙技术，天线的指向精度高；

 具有自动快速收藏和展开、快速捕星和步进跟踪等功能，捕星时间小于3

分钟。

技术性能指标

性能指标 天线口径 天线形式 天线增益（dBi） CTI.A-Ku090C-2型 0.9m 双偏置格里高利天线 ≥40.7＋20lg(f/14.25) ≥39.6＋20lg(f/12.5) CTI.A-Ka090C-2型 ≥46.8＋20lg(f/30.0) ≥43.3＋20lg(f/20.0) ≥18.5+20lg（f/20.0） （Ka频段LNA：160K） G/T值（dB/K，10°仰角、晴空，f：GHz） 电压驻波比 馈源插入损耗 极化方式 交叉极化隔离度 收发隔离度 第一旁瓣 远旁瓣包络 馈源接口 ≥17.8+20lg（f/12.5） （Ku频段LNA：80K） ≤1.25:1 ≤1.30:1 ≤0.45dB ≤0.9dB 线极化 圆极化 ≥33dB（Ku轴向） ≤1.09:1（Ka轴向） ≥85dB（含阻发滤波器） ≤-14dB 32-25lgθ 29-25lgθ Ku频段收发端口均为WR75；Ka频段接收端口为WR42；发射端口为WR28； 10

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转动范围 驱动速度 跟踪性能 跟踪精度 电源适应性要求 重量 工作风速 工作温度 方位角：±90°（微调） 俯仰：10º～+75º 极化角：±90° 0.01°/s～2°/s，速度可调 信标步进跟踪，位置予置、可人工或自动对星 ≤1/8波束宽度 DC 24(1±15％) V ≤30kg 在5级风条件下工作保指标 -40℃～＋55℃（室外）

2.4.2.2 卫星一体化信道系统

卫星信道编码调制一体机是新一代编码调制一体设备，采用最先进的H.2视

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频编码、MPEG-4 AAC音频编码和DVB-S2信道标准，能够提供高质量的视音频编码和可靠的卫星信道传输，同时具有操作简便、易于携带的特点，尤其适用于背负、车载、箱载数字卫星应急及新闻采集系统（DSNG）应用。  编码调制单元 产品功能特性

 H.2 Baseline、Main、High、Extend多个Profile编码  MPEG-4 AAC-LC、HE-AAC、HE-AAC v2音频编码  MPEG-2 TS码流封装  IP、ASI、RF输出

 支持DVB-S2信道标准，兼容DVB-S标准  波特率范围：0.05 ~5MBaud

 支持QPSK、8PSK、16APSK、32APSK调制方式  液晶/按键、web server、SNMP等多种控制方式 产品参数 视频编码参数

 支持H.2 Baseline、Main、High、Extend多个Profile编码  PAL/NTSC自适应

 支持QVGA/CIF/Half-D1/D1多种分辨率  支持CBR/VBR 音频编码参数

 支持MPEG-4 AAC-LC，HE-AAC，HE-AAC v2多种格式编码  支持16kHz，32kHz，44.1kHz，48kHz等多种采样率  支持16kbps ~ 384kbps多档音频码率 调制参数

 L波段射频输出（50ohm）

 支持QPSK、8PSK、16APSK调制方式  波特率范围：0.05 ~ 5MBaud

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 输出频率范围：950MHz ~ 1750MHz 信号输入

 1路模拟复合视频（CVBS），BNC阴性插座，1Vp-p，75Ω  1路模拟立体声，BNC阴性插座（非平衡） 码流输出

 MPEG-2 TS封装

 TS over UDP，单播、组播  TS over ASI输出（可选）  10/100 Base-T以太网，RJ45接口

 ASI接口（可选），BNC阴性插座，800mV，75Ω  L波段射频输出（50ohm） 环境参数

 工作温度：5°C~40°C  贮藏温度：-10°C~70°C  最大湿度：80% 物理参数

 尺寸： 300×213×44  重量：2.5Kg 电气参数

 电源：100VAC-240VAC  功耗：≤25W  机箱接地：良好

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2.4.2.3 射频分系统

射频分主要包括一台BUC（Block-UP Converter）设备。主要实现输入L波段信号的变频放大功能，并将放大的信号送至天线。

特性：

 L波段输入、标准Ku波段输出；

 输出功率1-40瓦（根据卫星链路计算选用）；  高效率、低损耗；  10MHz参考源；

 轻便、小巧的综合性BUC，具有优越的室外工作性能；  相位噪声指标优于IESS 308/309标准3dB;

2.4.2.4 单兵图传分系统

单兵图传分系统，由单兵背负型数字图像无限移动传输发射系统和接收系统组成。

该系统是基于数字图像无线移动的传输系统，采用COFDM调治技术，音视频压缩编码采用MPEG2/4或专有算法，具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强、画质清晰、图像流畅等显著优点。在通信指挥车不方便到达的地区，采用单兵式的远端站结合卫星便携站实现现场的多媒体信息采集，更好的解决系统覆盖的盲区。系统组网方案如下图：

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电电电电电电电电电电电电电电电电电电

单兵式终端结合卫星便携站的组网方案

2.4.2.4.1 单兵背负型数字图像无线移动传输发射系统

“背负型”移动图像传输设备包括发射机和接收机两部分。发射机集发射天线、功率放大、数字调制、视音频数字压缩于一体，单兵背负使用，可传输一路图像、两路伴音、一路内嵌式GPS数据、一路RS232数据。最大功率可选5W以上，具有传输距离远，方便携带的特点，可用于现场高清晰图像采集和传输,通视条件下传输距离可达50公里以上。 产品特点:

 具有“非视距”、“绕射”和良好穿透能力

COFDM调制技术具有多径分散能力，抗多径干扰能力强，具备“非视距”、“绕射”传输特点和良好的通透能力。  支持高速移动

COFDM具有很强的抗动态衰落能力，支持高速移动中传输；最高移动时速达到300公里/小时保持信号畅通连续。  传输图像清晰

传输图像质量清晰，图像分辨率最大达到DVD质量，具有接近实时的端到端图像传输。这是现有GSM和将来的3G网络无法提供的速度。

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 AES加密

采用128位AES数字加密技术、无线宽带多载波加密、加扰技术，实现全数字信号处理，同时使用了超大容量FPGA设计，提高系统集成度，这些都保证了整个系统的保密性、稳定性及可靠性，使客户空中传输信息充分得到安全保障。  频率可调

设备频率可以在一定的范围内调整，可有效的避开同频干扰，加强设备的使用的可靠性。 技术参数 调制方式 输出频率 工作带宽 系统传输延时 保护时间间隔 信道编码 调制星座图 传输码率 交织深度 发射频率允差 COFDM 150MHz ～ 1700MHz、2.3GHz ～ 2.7GHz 1.25MHz ～8MHz（可选） 50ms/100ms/250ms（由交织深度确定） 1/32，1/16，1/8，1/4可选 1/2，2/3，3/4可选 QPSK/16QAM/QAM 1.5 ～32Mbit/s可调 无交织/中交织（100ms）/长交织（200ms）可选 ±1x10-5以下 发射功率输出误差 ±1dB以下 输出电平 载波数量 移动速度 RS232数据 GPS 图像格式 图像分辨率

0dBm±2dBm ～-14dBm±2dBm 2K模式/4K模式 时速300公里以下稳定接收 150bps ～19.2Kbps（自适应） 选装 PAL或NTSC复合视频 720x576 16

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视频速率 语音发射调制 加密方式 工作电压 工作电流 电池工作时间 外形尺寸 设备重量 外观

15Mbps（MAX） GFSK 128位AES DC12.5V ～DC16V ≤3A（DC12.5V） 2.5小时 250mm*170mm*45mm 2.7Kg

2.4.2.4.2 产品属性：

品牌：开普 型号：IG2000 产品认证：CE 产品描述： 性能及特性：

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便携式发电机

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 最大输出功率可达2.00kVA；  低噪音设计；

 机组仅有22公斤，非常轻巧、便携；  逆变器技术保证高品质的电源输出；  独特的风冷结构已获得专利权；  双频率、双电压输出令机组应用更广泛。

详细介绍：

 额定频率（Hz）：50 60  额定电压（V）：230 120/240  额定电流（A）：7 13.3/6.7  额定转速（r/min）：4500  额定输出功率（kVA）：1.6  最大输出（kVA）：2.0  直流输出12V-8.3A  相数：单相  结构型式：手提  燃料容量（L）3.7

 连续运行时间（H）（额定输出下）：3.5  噪声水平（dBA/7m）（空载~全载）54—59  外形尺寸（长×宽×高）（mm）520×300×425  净重（Kg）22  启动方式：反冲启动

2.5 设备配置表

设备配置表

一、固定站设备 序号

名称 型号 18 数量 备注 便携式卫星通信系统

1 天线分系统 2 射频链路分系统 3 功率放大器 4 调制解调分系统 5 视频监视设备 二、卫星通信便携站 序号 名称 Cti.a-ku370r1 型号 1套 1 1 1 1 数量 备注 1 2 3 0.9米Ku天线及CTI.A-120q2-Ku/Ka 控制分系统 BUC功率放大器 卫星一体化信道 1套 1 1 三、单兵图传系统 四、便携式发电机

2.6 空间卫星资源

下表给出138度亚太V号卫星的相关信息。

表3-12 138度亚太V号卫星信息表 Ku波段 覆盖范围 频道数目 行波管放大器功率 等效全向幅射功率 质量因素 增益控制模式 频率范围 极化

波束 1 ：中国 波束 2 ：中国、印度以及朝鲜半岛 波束 1 ： 8 个 波束 2 ： 8 个 139W 波束 1 ： 45 至 59dBW 波束 2 ： 46 至 50dBW 波束 1 ： -4.5 ~ 9.5 dB/K 波束 2 ： -4dB/K ( 覆盖区边缘 ) 固定增益控制和自动增益控制 接收：14.0至14.5GHz 发射：12.25至12.75GHz 双线极化 亚太V号卫星的ERIP覆盖图如下所示。

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便携式卫星通信系统

图3-14 亚太V号卫星覆盖图

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