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1、通信卫星转发器频率指标的分析张中亚（北京空间飞行器总体设计部）摘要主要对目前通信卫星通信转发器屮频率指标的几种不同定义讲行了分析，根据均方根值计算理论以及结合实际的测量经验，找出了几种频率指标Z间的数学关系，为通信卫星总体设计提供实用的计算方法。关键词通信卫星，通信转发器，频率指标分析。1前言频率指标在通信卫星转发器屮非常重要，一般包括频率的准确度和频率的稳定度这两个指标。在一卫星通信转发器屮，频率稳定度一般又可分成短期稳定度和长期稳定度，尤以长期稳定度（月以上的时间）应用更为广泛。现在的通信卫星频率指标一般都优于IX10-6量级，特殊用途的通信_卫星有的要求优于ixi（y9量级。太高的频
2、率指标要求往往增加星上设备的复杂程度，从而使重量和耗功增加，英至会降低卫星的可靠性，影响使用寿命。太低的指标要求则会对地面应用的某些业务产生较大的影响，特别是一些数字传输业务。对于透明转发器而言，一卫星的用户一般关心的是转发器下行信号的频率指标,可是通信转发器的研制者则主要关心川于转发器频率变换的木振信号的频率指标。在实际工作屮，如何看待这两种指标是比较重要的。在一次变频转发器的设计屮，将用户对下行信号的频率指标耍求简单地当成木振的频率指标，会给木振设备的研制带来相当大的困难。实际上，这是两种具有一定关系的数值相并较大的指标。通信转发器屮一般都采丿IJ低木振频率方案，因而下行频率的指标一般
3、部比对本振的频率指标要求高。另一方血，在二次变频转发器的设计中，也不能简单地将上下行频率Z养作为木振频率，进而佔算下行频率指标和晶体频率指标Z间的关系。木文的忖的在于分析这两种频率指标的关系，以供T程实践中设计者参考。在本文的分析屮，假设了目前广泛采用的一次变频和二次变频的透明转发器作为模型。2一次变频转发器的频率指标分析对于T星透明转发器，一次变频方案为当前的主流，它接收來自地血的微弱信号，经低噪声放大器放大后，变频至下行频率，再经大功率放大器放大后，发往地瓯。一次变频转发器的频率关系如图1所示。在通信一卫星的通信转发器屮，频率指标除特殊注明的外，一般都是指通信转发器本振频率指标。这在一
4、次变频的转发器屮尤其如此，如“东方红二号甲”和“东方红三号”一卫星，就是这样处理的。这也是通信转发器的研制者普遍接受的,即主要关心图1所示一次变频转发器频率关系图屮的人，希望九能满足卫星用户提出的要求。上行频率九下行频率九>倍频链晶振ib本振频率£图1一次变频转发器频率关系图对于卫星用户而言，他们大多关心T星的下行频率，即图I屮的九，而且，一般都希望角与标称值偏离越小越好。有时，一卫星川户提出的指标没有特别指明,就容易使我们的设计者产生误解，这在我们的工程实践屮经常遇到，但直到今天才逐渐引起重视。要找出这两者的关系，可以先从频率准确度的测试方法说起，在取得这两种频率准确度的关系后，再寻找这
5、两种频率稳定度的相互关系。频率的误差主耍来源于晶体，木振屮的倍频链路对晶体的频率偏旁有放大作用，而转发器主通道屮的放大器或衰减器则不然，即使有一些寄生的相位噪声，对频率的准确度和长期（口以上的时间）稳定度也不会有什么影响。从它们的测试方法入手，可以得到各种频率Z间的关系和本文的一些结论。图2是测试转发器频率指标的基本频率关系图。激励信号频率九+歐测最频率fd+4fd木振频率fo+4fo木振图2频率准确度测试频率关系图在实际测量中，一般都是以高稳定度高准确度的信号源作为激励源，以某转发器的标称屮心频率fu激励该转发器工作于特定工作状态，川同一频率计同时测最这一激励信号频率fu+Afu和下行频
6、率fd+4fd，取得»组值人+血(i=1,2,3,.」)和fd+曲宙(i=l,2,3,…n)后,可以用式(1丿求得一组本振频率fo+Afoi(i=l,2,3,…n),即fo+4foi=fu+4fui-(fd+4fdi)(i=l,2,3,...n)(1)其屮九、九和力分别为上行、下行和本振的标称频率，4如、和4妙分别为上行.下行和木振的频率偏差。显然有fo=frfd4foi=4fur4fdi(i=l,2,3，…h)(2)(3)上行信号与标称频率的偏并M堤可以简单求得的，就是用频率计测得上行的频率减去上行的标称频率。如果测试屮激励信号源的频率精度和稳定度都足够高的话，可以假设4%=0,这样可
7、以简化以下的计算公式。如果激励信号源的频率指标不太高，在频率准确度处理时对每个测得的下行频率都减去对丿应的如加，也可以假设式d丿屮的4%为零，达到简化计算公式的目的。经这样的处理后，下行信号可仍以加也表示。这样，式d丿和式(3丿可以分别改写成fZS・(f(l+4fdi)(=l，2,3,...n)4fOi=-(Qfdi)(i=l,2,3,…n)下行信号的平均频率偏差4力和频率准确度©分别为1n4fd=-£W/=/(pd=~
