通信衛星有效載荷（Communications satellite payload）：衛星通信天線和轉發器的總稱。
基本介紹
- 中文名：通信衛星有效載荷
- 外文名：Communications satellite payload
衛星通信天線和轉發器的總稱。
通信衛星有效載荷裝載在不同軌道的通信衛星上，與地面衛星通信設備共同構成衛星通信系統，完成地球站信號接收、變換、放大和傳送。通信衛星有效載荷與地面通信設備有很大不同，需採用有抗輻射能力的元器件，對小型化和低功耗要求較高，具備長時間、不間斷工作能力。軍事通信衛星有效載荷應具有抵禦有意干擾的能力，並能保證各種小型機動（移動）地球站在大的地域範圍內有效使用。
通信衛星有效載荷由星載通信天線和轉發器組成。①星載通信天線。由天線面（體）和信號饋源組成，分為接收天線和發射天線，分別用於接收信號和傳送信號的放大。在工程實現時，因衛星上安裝空間受限，為減少星上天線的數量，可將接收天線和發射天線設計為收發合一的天線，通過信號饋源處的收發雙工器實現收發信號的分離。通信天線的性能指標主要包括工作頻段、接收增益、發射增益、極化方式、對地覆蓋區等。衛星通信的工作頻段有UHF、L、S、C、Ku、Ka等頻段，它們對天線的形式和其他指標有重要影響。高頻段天線多採用拋物面等形式的面天線，較小的物理尺寸可形成較高的天線增益；低頻段天線可使用螺旋線等形式的線天線；為形成較大的天線增益，需要使用物理尺寸較大的天線。星載通信天線對地覆蓋區可分為較大的寬波束區域覆蓋和較小的窄波束區域覆蓋。為提高覆蓋效果和便於空間頻率協調，覆蓋區應按照使用要求設計；對特殊形狀的覆蓋區要求天線採用特殊的賦形設計技術。如果星載通信天線對地覆蓋區較小，可通過調整天線指向改變覆蓋地域，實現對覆蓋地域的擴展。軍用衛星通信系統的星載通信天線一般採用寬波束與窄波束相結合的方式。寬波束一般採用UHF、L、S、C、Ku頻段，有較大的覆蓋區，保障平時和低干擾強度下的通信套用；窄波束採用Ku、Ka等高頻段，可從空間隔離上行干擾，通過移動可保障重點區域在惡劣電磁環境下的通信套用。②星載轉發器。由低噪聲放大器、下變頻器、上變頻器、末級功率放大器、信號處理器組成，完成對信號的變換轉發。低噪聲放大器是接收系統最前端的放大器，放大來自地球站的微弱信號，其噪聲特性對系統的性能有明顯的影響，應採用噪聲係數低的器件。下變頻器將射頻變換為中頻，以便進行分路和其他處理。上變頻器將變換和處理完的中頻信號變到下行的射頻頻率。末級功率放大器對下行的射頻信號進行放大，要求放大器線性度好、輸出功率大、效率高。信號處理器是決定轉發器類型的關鍵部件，傳統的轉發器採用透明轉發方式，僅對上行接收的信號進行變頻、放大和轉發。這種轉發方式在放大有用信號的同時，對進入的噪聲和干擾也進行放大，對通信有較大的影響。隨著技術的發展，有信號處理功能的轉發器正逐步推廣套用。採用星上通信信號恢復和處理技術，可有效地隔離上行的噪聲和干擾。通信衛星有效載荷的主要指標是反映發射能力的等效全向輻射功率（EIRP）和反映接收能力的品質因數（G/T），EIRP是衛星發射天線與末級功率放大器的乘積，G/T是衛星接收天線增益與轉發器等效接收噪聲溫度之比，這兩個指標都是星載通信天線和轉發器綜合作用的結果，在進行衛星有效載荷設計時，要根據衛星平台的能力和通信業務的要求，進行星載通信天線和轉發器的技術指標分配。
通信衛星從1964年開始套用，有效載荷技術有了大幅度提高，從初期只能支持大型衛星通信地球站通信，發展到今天可支持甚小口徑天線終端（VSAT）和手持式衛星通信終端通信。隨著數位技術和計算機技術的發展，通信衛星有效載荷將向數位化、軟體化過渡。採用數字控制的多饋源相控陣技術，星載通信天線可實現靈活的多波束覆蓋或特殊的區域覆蓋，可對干擾信號從空間上進行隔離；採用數位訊號處理平台和軟體，轉發器可實現抗干擾處理、多址方式變換、星上交換等信號變換和處理功能。這些技術對滿足抗干擾、抗截獲等軍事套用將產生重大作用，是軍事衛星通信有效載荷的發展方向。
發布者：中國軍事百科全書編審室
