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    轨位的“强大”之路 发布时间:2019/6/28 11:08:00

    亚洲卫星公司是致力于轨位强化的先驱。通过有效的利用珍贵、稀缺的轨位资源,结合越来越先进的地面技术,我们一直为亚太地区的客户提供优质、可靠、稳定的通信服务。

     

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    亚洲6号卫星定点于东经120度,为国内高清电视服务提供功率强大的传输平台

     

    空间的前沿探索

    亚洲卫星已成立30周年,在过去的30年里,我们一直积极与世界先进的卫星制造商合作,按照亚太市场的业务需求定制卫星。

    在传统卫星固定业务(FSS)的卫星设计中,轨位“强化”是指利用卫星有效载荷发射的射频(RF)功率来实现最佳的服务覆盖。

    为实现覆盖区域的优化,最重要的是确定RF功率的覆盖区域和在此区域内的最佳RF功率。 这两个关键点将直接影响卫星天线的设计,及有效载荷中最优高功率行波管放大器(TWTA)的选取。另一方面,客户的需求及航天技术的创新也将直接推动覆盖区域和RF功率的优化。

     

    技术演进推动对性能进步

    在卫星通信中,TWTA的选取至关重要,它将直接决定卫星的传输性能,而卫星有效载荷中TWTA的性能则取决于以下重要参数:

    1)质量功率比

    2)直流功率效率

    3)可靠性

    4)线性度和增益平坦度

    5)冷却方式

    6)温度和力学环境

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    l 【质量功率比】和【直流功率效率】直接决定了航天器质量、太阳能电池板、电池单元及机械结构,从而影响了运载火箭的选定,最终影响卫星项目的总成本。 目前,C波段TWT的质量功率比可达到小于6g/W [1],直流功率效率超过65%。

    l 【可靠性】决定了在轨卫星在其使用寿命周期内所需的备件数量,可用转发器的寿命,以及为客户提供的服务质量。从20世纪70年代早期至今,凭借无可比拟的可靠性优势,TWTA而非SSPA(固态功率放大器),成为了卫星固定业务中主力军,且在未来一段时期内TWTA仍将继续保持优势。

    l 【线性度】和【增益平坦度】是现代数字通信中多载波应用的关键指标,将直接影响最终用户的体验,特别是对使用高阶调制和编码(MODCOD)方式的VSAT系统和单路单载波(SCPC)的应用。

    l 【TWTA冷却方式】包括辐射冷却和传导冷却。传导冷却方式占用较少的有效载荷空间,从而实现更加有效、紧凑的设计,但其成本相比辐射冷却方式更高。

    l 【温度和力学要求】决定卫星平台的设计,因此,温度和力学环境参数将影响航天器的总体成本、进度和性能。

     

    从低功率自旋稳定到高功率三轴稳定平台

    回顾亚洲一号卫星时代,亚洲一号卫星由休斯公司制造,采用双旋转稳定平台,于1990年成功发射,其有效载荷中C波段TWTA支持8.2 W的输出功率,效率低于40%。

     

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    亚洲一号卫星集成的电子功率调节器(EPC)和行波管(TWT)支持8.2 W输出功率,是20世纪90年代亚洲性能最好的卫星之一

     

    亚洲一号卫星是为亚洲地区提供C波段卫星商业服务的先驱,是该地区第一颗商用通信卫星,在早期一度作为亚太地区性能一流的卫星而备受瞩目。

    1995年亚洲二号卫星成功发射,由此进入了亚洲二号卫星时代,这是一颗由洛克希德马丁公司制造的功能强大的三轴稳定卫星,其C波段转发器配备的TWTA输出功率已增至55W,并且其Ku波段转发器还配备了115W的TWTA和赋形天线,这在亚洲地区尚属首例。亚洲二号卫星所有转发器的TWTA都配备了线性化器,这种改进在多载波应用中可提高1.5dB的输出功率,大大促进了多载波应用的推广。

    现在,秉承为亚洲地区提高优质服务的亚洲卫星已迈入了第四个十年。2014年成功发射的亚洲六号卫星,2017年成功发射的亚洲九号卫星全部由劳拉空间系统公司制造,且配备的C波段TWTA输出功率已上升至最高110W。亚洲八号卫星上配备了210W输出功率的Ku波段TWTA,以上都是当前地球同步卫星中的最高功率记录。

     

    增加空间RF功率以降低地面成本

    增加卫星功率(EIRP)能够显著降低地球站的配置及规模。在模拟卫星通信时代,标准的A类地球站C波段天线尺寸通常超过30米,以获得大于40.7dB/K的G/T值。后期,天线尺寸缩小到15至18米,G/T > 35dB/K。现在,用户使用不超过3.7米的天线,G/T > 22dB/K,即可享受优质、可靠的C波段卫星服务。

    在过去的二十年,除了RF功率的增加以外,地面数字通信技术发展迅速,极大的推动了卫星通信技术。在20世纪90年代中期,DVB-S系统结合MPEG-2标准的推出与应用,推动了亚洲首套数字电视节目频道的出现,这是亚洲地区数字广播的首次应用。此后,一系列的欧洲频道陆续出现,为亚洲的数百万观众提供数字广播服务。

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    bet必威体育首页配备了高功率的Ku波段转发器,支持机上宽带通信服务


    数字技术的演进

    应用开放的DVB-S标准可将IP数据流封装在卫星链路中,这开启了数字卫星服务的新篇章,实现了以dB为单位的链路余量转换为以Mbps的数据容量。

    2004年,DVB-S2标准作为DVB-S标准的下一代正式推出,它具有更加先进的前向纠错(FEC)算法,可实现比DVB-S标准高出约30%的频谱性能,从而节省更多的转发器功率和带宽,为最终用户节省成本。

    更重要的是,DVB-S2还支持可变编码调制(VCM)和自适应编码调制(ACM),进一步为用户提供在时间和空间两个层面上的数据容量管理,并显着增强卫星数据业务的灵活性和可用性。

    2014年,DVB-S2标准的扩展版本DVB-S2X标准正式发布,支持低至-10 dB的极低C/N,同时具有粒度更精细的编码和调制方式(MODCOD),最高可达256 APSK。在规模不断扩大的动态运营模式下,采用DVB-S2X标准可在时间、频率和空间中获得更加平滑的数据速率。地面“数字功率强化”和空间“RF功率强化”的相互结合极大地促进了大规模复杂卫星网络的系统设计和部署。

     

    高通量卫星(HTS)系统

    展望未来,亚洲卫星正积极准备推出自己的下一代高吞吐量卫星(HTS)系统。新兴的HTS系统可提供价格合理的宽带容量,这将会吸引越来越多FSS用户的关注。成功的HTS网络系统设计需要在整合空间“RF功率”优化与地面“数字功率”优化方面投入更多精力。

    经过对HTS技术进行了广泛、深入的研究,亚洲卫星已提交、获得多个关于HTS设计、部署和运营的创新专利,例如:

    1) US9425888B2,Methods and systems for providing high-speed connectivity to aircraft,这是一个应用点波束及区域波束提供高速IFC覆盖的专利。

    2) US10050698B2,Methods and systems for improving spectrum utilization for satellite communications,该专利是关于HTS系统和其他卫星系统中优化保护频带和非对称Ku波段下行链路的专利。

    3) US10291317B2,Dual-band communication satellite system and method,该专利涉及如何配置多波段点波束以优化HTS有效载荷的设计,从而满足用户的多种需求。

    4) US10291315B1,Methods and systems for operating a high throughput satellite,该专利提出了一种数字HTS系统的重要运营方式。

     

    亚洲卫星将继续在空间和地面领域的探索创新,以满足并超越客户的期望,希望通过我们的服务助力客户走向成功。

     

    总结

    亚洲卫星是一家在卫星通信业务领域中不断创新和投入的公司,我们将继续支持并利用空间和地面不断发展的先进的传输、调制、压缩及其他数字技术,不断完善,致力于客户享受性能优越、稳定可靠、便捷易用的服务和产品。

     

     

    参考文献

    1. Kornfeld G. and Bosch E. 2001. “From History to Future of Satellite TWT Amplifiers”, Frequenz, 55: 258–262.