什么是V頻段衛星測控?“通俗來講,是指用V頻段無線電波實現對衛星的跟蹤測量及遙測遙控,獲取衛星的位置、狀態等信息,并對衛星各類平臺、載荷實施控制等操作。”銀河航天CTO朱正賢告訴新京報記者。
長期以來,衛星通信通常使用Ku/Ka頻段資源,這些頻段資源已逐漸趨于飽和。隨著頻率協調難度日益加大以及對通信容量和帶寬需求的大幅增加,國際商業通信衛星正逐步向更高頻段發展。
朱正賢表示,在此背景下,銀河航天在其自主研制的多顆低軌寬帶通信衛星中使用了技術難度較高的Q/V等頻段,這些頻段作為毫米波頻段中最適合開展衛星通信業務的頻段,具備大帶寬、大容量、窄波束和低成本等優勢,且在國際上仍處于起步發展階段,成功實現V頻段衛星測控對于我國衛星互聯網實現彎道超車具有積極意義。
“V頻段衛星測控技術對于寬帶通信衛星的發展至關重要。尤其是面向未來大規模組網的低軌通信衛星星座,衛星在軌運行不僅是數量大幅增加,星座協同工作模式更是衛星的常規工作狀態,如何實現高效衛星測控是亟待解決的問題。”朱正賢說。
與傳統商業衛星X測控相比,V測控利用業務頻率,可復用地面信關站射頻信道,與饋電側業務隨路傳輸,減少對商業測控站的依賴,節省地面資源及成本開銷。V頻段測控頻率高,可申請獲取的帶寬大,可支持更高的遙控信息速率和遙測信息速率,通過對當前過境衛星V測控,可實現對整個星座的衛星遙測監視和遙控控制。同時,利用V測控高速的上下行速率優勢,作為通信遙感一體化衛星的高速數傳和高速上注通道,可提高衛星集成化水平,節省衛星設備資源。
傳統的衛星測控站和衛星通信關口站并不能實現一體化,要實現衛星的測控和通信,需要分別建設測控站和信關站。本次銀河航天率先在信關站側增加了衛星測控功能,復用信關站V天線和信道,并利用V測控遙測擴頻信號作為地面天線跟蹤信標,在衛星過境期間開展通信業務同時進行衛星測控,將V測控業務與饋電業務有機融合。
但朱正賢也提到,實現V頻段的測控,并不容易,需要克服V頻段自身高動態下多普勒頻移大,地面天線波束窄、跟蹤精度要求高等難題。克服上述難題需要自研核心硬件設備,難度最大的部件之一就是測控應答機。
“星上應答機是衛星測控的關鍵部件,主要功能是提供星地間可靠的無線通信鏈路,用于遙控指令接收、遙測信息轉發和測量幀的收發。通俗來說,如果將衛星比作風箏,那么應答機就是控制風箏的線,可以通過測控無線鏈路實現衛星操控,是每顆衛星不可或缺的配套產品。”朱正賢稱。
據介紹,銀河航天02批衛星所搭載的V/X頻段多模測控應答機的研制歷時10個月,從天線、射頻到數字全信號鏈的硬件產品,到數字信號處理等軟件產品均為銀河航天自主研發,技術團隊通過軟件無線電、多芯片組件、高效電源組件等技術,在重量、功耗、尺寸、功能上均實現了大幅優化。