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1、3) Ku波段的地面干扰很小，Ku波段频率高 射干扰，大大地降低了对接收环境的要求；接收 易被发现；Ku频段宽，能传送多种业务与信息Ku 波段下行转发器发射功率大(大约在 降雨对Ku波段卫星广播的影响比较严重， 况下Ku波段上行或下行链路瞬间雨衰量可超过Ku 波段的频率受国际有关法律保护， 用赋形波束覆盖，卫星 EIRP 较大4) Ka波段是电磁频谱的微波波段的着K的正上方 (K-above)， 段，通常用于卫星通信。Ka波段大致上的频率范围是 少) ，设备体积小的特点。因此， 数字传输、高清晰度电视及个人卫星通信等新业务提供一种崭新的手段。 的要求较高。在Ka频段频音下， 制于抑制来自其它系
2、统干扰的能力。大容量高速数传技术综述一、大容量高速数传技术简介 测控通信系统在航天任务中主要是对火箭的工作状态进行监视， 并根据控制要求进行飞 行控制，是天地通信的唯一途径。航天任务对测控通信系统的覆盖率、 测量精度、 数据传输 速率、 可靠性等均提出了高要求。 更大的数据传输容量， 更高的传输速率是目前测控通讯系 统的发展方向。我国已建立比较完善的 S波段遥测航天测控通信体系，并在载人航天任务和卫星任务中推广使用。 为了应对未来不断提高的航天工程需求， 提高遥测的码速率， 应用更高的遥测频 段，以及发展激光通信都是航天领域中破在眉睫的事情。二、遥测技术应用从早期的C波段遥测，到目前成熟的 S
3、波段遥测，以及在特定领域应用的Ku、Ka波段遥测等，遥测技术的发展推动了航天领域的进步。下面具体介绍下各波段特点：1) C波段遥测资源较丰富，易受地面干扰，天线口径较大，不受天气影响；。2) S波段是指频率范围在1.55-3.4GHZ的电磁波频段。主要应用：中继卫星通信，雷达等。现在广泛使用的蓝牙，Zigbee，无线路由，无线鼠标也在使用这个频段范围的频率进行传输。般在11.7-12.2GHz之间，不易受微波辐Ku波段的天线口径尺寸小，便于安装也不100W以上)，能量集中，方便接收。其上下行信号降雨衰耗远大于 C波段，暴雨情 20dB，而C波段最大雨衰量一般不超过 1dB。Ku 波段卫星单转发
4、器功率一般比较大，多采部分，Ka波段的频率范围为26.5-40GHZ。Ka代表换句话说，该波段直接高于K波段。Ka波段也被称作30/20 GHz波30/20GHz。 Ka频段具有可用带宽宽，干扰少(干扰不一定 Ka频段卫星通信系统可为高速卫星通信、千兆比特级宽带(HDTV)、卫星新闻采集(SNG)、VSAT业务、直接到户(DTH)业务Ka频段的缺点是雨衰较大，对器件和工艺Ka用户终端的天线尺寸主要不是受制于天线增益，而是受换半波E短波高瓠HF3-3OMIJZ1" Iftm30 -100MHz10 - Im科烏頻UH日300-llXWMHzi 0.3m1-lGHz30-lSm耳24GH
5、zC7.57.35mX8-12GHJ：3.75-2.5»n波Ku12-1RGH1K1827GHzL671.11mKi27 -WGHzl.ir 0.75m图1遥测波段、频率和波长各波段遥测在传输数据时也有所差异，可根据传输数据量选择适合的波段， 传输数据速率如图2。数据率在50Mb /s，采用C频段或X频段；数据率大于lOOMb/s,采用Ku/岛频段： 数据率小Tl2Mb/s,采用S频段：数据率50-100Mb/s,采用X频段# 数据率大TlOOMb/s采用Ku/K"w频段图2数据传输速率对应遥测波段三、激光通信技术应用激光通信技术目前主要应用于同步轨道卫星（GEO和低轨道卫
6、星（LEO设备之间的卫星通信。激光通信包括以下几个关键技术：1）高功率激光器空间激光通信具有传输距离大，空间损耗大的特点，因此要求建立激光链路的光源输出 功率大，调制速率高，一般主要有三类：二氧化碳激光器输出功率最大（10kw）,输出波长有10.6 m和9.6卩m，但体积比较大，寿命不长，比较 适合于卫星和地-星的光通信。半导体激光器代表为二级管激光器，其优点在于超小的外形体积，极高的转换效率、 结构简单等。但半导体激光器与别的激光器相比较，缺点是发射光功率较小、 波长稳定性差、线宽较宽、调制速度较低，尤以发射功率最为突出。 为了解决这一问题，目前采用了一种主控振荡功率放 大（MOPA）的半导
7、体器件，只要该器件的功率环境能满足空间环境要求，半导体激光器会被 更广泛的应用于星间和星地激光链接。固体激光器固体激光器因其体积过大、转换效率低，并未被星上应用看好，但随着探测灵敏度对调 制方式选择，固体激光器波长稳定性好、发射功率可以做得很大的优点受到重视，特别是Nd:YAG固体激光器，比较适合空间应用。它的一个突出缺点是电光转换效率，现在这一缺点已得到部分改善。2）快速、精确的捕获、跟踪和瞄准（ APT技术APT是技术保证实现星间、星地激光通信的关键技术之一，在太空中，在u rad量级的发散角度的条件下， 进行精确的捕获、 瞄准和跟踪是实现在超远距离的高速运动的终端间建立 通信链路的核心技
8、术，系统通常分为两部分：（ 1）捕获（粗跟踪）系统在较大视场范围内捕获目标， 捕获范围可达土 1心土 20或更大。通常采用CCD车列来实现， 并与带通光滤波器、 信号实时处理的伺服执行机构共同完成粗跟踪， 即目标的捕获。 粗跟踪 的视场角为几mrad，灵敏度约为10pW，跟踪精度为几十 mrad。（ 2）跟踪、瞄准（精跟踪）系统 在完成目标捕获后，对目标进行瞄准和实时跟踪。通常采用四象限红外探测器（QD）或Q-APD高灵敏度位置传感器来实现，并配以相应伺服控制系统。随着1064nm和1550nm波段的广泛研究应用，与该波段相匹配的 APT技术和元器件研究逐渐 受到重视。捕获阶段由于对视场角的要
9、求，只能采用大视场的CCD或四象限作为传感器，跟踪由于和通信联系更为紧密而出现了与通信波段、调制方式及放大策略密切相关的方法。3）精密的收、发天线空间激光通信均采用收发一体天线，隔离度近100%的精密光机组件。由于空间激光通信的发射源大部分采用半导体激光器， 其发射功率比较小， 因此收发天线的增益很高， 另外 还要求整体结构轻巧、紧凑，以适合空间应用。4）大气信道在地 -星激光通信的传输过程中，大气中的各种离子（气体分子，水雾等）的体积尺寸 和半导体激光波长相似， 容易引起吸收和散射， 使光信号受到干扰， 目前所采用的自适应光 学技术可以比较好的解决该问题，可以保证其在随即信道条件下的正常工作
10、。5）振动抑制技术振动抑制是困扰卫星光通信的一个重要问题， 从开环捕获、 闭环跟踪到光通信各个环节， 都成为影响系统性能的重要因素。 最早提出的抑制措施主要集中在结构方面， 采用对结构的 被动控制和主动控制来抑制振动。被动控制是通过优化结构设计，依靠结构本身的阻尼消耗振动能量。 主动控制是将外部的能量输入受控系统，与系统本身能量相互抵消来实现振动抑制。包括： 调整带宽、 调整探测车列、调整波束宽度、功率控制、采用多样性的星间链路这集中具体方 法。四、总结目前， 大容量高速数传的技术主要体现在遥测和激光通信上， 其中遥测被广泛应用于航 天领域， 激光通信主要用于卫星通信。 今后发展应用更高的遥测波段， 提高数据传输的码速 率，全面提升航天测控通信传输的传输数据质量， 得到更多更全面的参试数据， 对于今后的 航天任务就能提供更可靠的技术保障。