Ka频段双圆极化频率复用的星地数传链路分析

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1、第22卷第5期航天器工程V01．22No．52013年10月SPACECRAFTENGINEERING85Ka频段双圆极化频率复用的星地数传链路分析王中果(北京空汪大宝曹京汤海涛田志新间飞行器总体设计部，北京100094)摘要为进一步提高低轨遥感卫星数据的下传速率，文章采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型，对Ka频段双圆极化频率复用(简称“极化复用”)的雨衰和去极化效应进行了定量影响分析。分析结果表明：采用Ka频段同频极化复用具备可行性，通道传输速率达6Gbit／s，可有效解决海量数据的下

2、传难题；但只有建立在干旱少雨的地面站(如喀什站)，才能实现95％的链路可用率，而对降雨量中等的地面站(如北京站)，则无法实现95％的链路可用率。关键词低轨遥感卫星；Ka频段；双圆极化频率复用；星地数据传输中图分类号：V474．2文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．05．014AnalysisofSatellite—to—EarthDataTransmissionLinkUtilizingDualCircularlyPolarizedFrequencyR

3、euseatKa。bandWANGZhongguoWANGDabaoCAOJingTANGHaitaoTIANZhixin(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：ToincreasethedatatransmissionrateofLEOremotesensingsatellitefurther，thispa—peradoptsthesateUite—to—Earthpropagatio

4、nmodelproposedbyITU(InternationalTelecommuni—cationsUnion)，andanalyzesquantitativelytherainattenuationandcross—polarizationeffectofdualcircularlypolarizedsystemcausedbyrain．Analysisresultsshowthatitisfeasibletotrans—mitatKa—bandbyutilizingdualcircular

5、lyp01arizedfrequencyreusetechnique，andthetransmis—sionratecanreach6Gbit／s，whichcansolvetheproblemofmassdatatransmission．However，thelinkavailab订itycanreach95％onlywhenthegroundstationlocatesindroughtyareasuchasKashi，andbe1essthan95％inpluviousareasuchasB

6、eijing．Keywords：LE0remotesensingsatellite；Ka-band；dualcircularlypolarizedfrequencyreuse；satellite—to—Earthdatatransmission1引言目前，国内低轨遥感卫星主要采用四相相移键(QPSK)或参差四相相移键控(SQPSK)调制方式x频段进行星地数据传输，频率范围为符合国际电信联盟(ITU)规定的8025～8400MHz，带宽仅为375MHz[1]。然而，随着低轨遥感卫星空间分辨率的不断提

7、高，有效载荷数据率大幅提升，有限的传输通道带宽制约着卫星效能的发挥，无法满足用户对海量遥感数据的需求，成为制约遥感卫星总体性能提升的瓶颈。收稿日期：2013一02—16；修回日期：2013一03一01作者简介：王中果(1982一)，男，硕士，工程师，从事低轨遥感卫星数据传输总体设计工作。Enlail：zhongguo．、Ⅳang@gH狃il．com。控在航天器工程22卷提高星地数据传输通道下传速率是解决上述难题的唯一方法，可从3个方面考虑：①采用带宽有效的高阶调制技术，如八相相移键控(8PSK)、

8、十六进制正交幅度调制(16删)等；②采用可获取更大传输带宽的频段，如ITU规定的Ka频段(25．5～27．oGHz)和Q频段(37．5～40．5GHz)[2]，其传输带宽分别为X频段带宽的4倍和8倍；③采用极化频率复用技术，利用2路独立的正交极化信号，可将频谱利用效率翻倍[3]。目前，国内外民用卫星，如“世界观测”(worldView)系列卫星[4。5]、资源三号卫星[6]等，均采用X频段双圆极化频率复用技术提高通道下传速率。综合考虑数据传输系统的工程实现可行性和海量数据下传需求，