利用電磁環(huán)境自動測試系統(tǒng)對衛(wèi)星地球站進行監(jiān)測研究

1 接到對衛(wèi)星地球站監(jiān)測任務

黑龍江省氣象局請求黑龍江省無線電監(jiān)測站對佳木斯四豐山衛(wèi)星地 球站進行電磁環(huán)境測試。該站是接收我國風云－3號極軌氣象衛(wèi)星的地球站，也是我國風云－3號應用系統(tǒng)一期建設工程中三個國內輔助站之一。其主要作用是全方 位、全角度跟蹤風云－3號極軌衛(wèi)星，配合喀什、拉薩站以及瑞典站接收、下載風云－3號氣象數(shù)據(jù)。也就是說，佳木斯四豐山地球站的天線要不斷地調整方位角、 仰角來跟隨風云－3號極軌衛(wèi)星的運行軌跡。因此對該地球站的電磁環(huán)境測試也比通常所測試的固定方位角、仰角的地球站的測試要復雜得多。

2 確定衛(wèi)星地球站監(jiān)測方案

此次測試要求無線電監(jiān)測人員至少在24小時內不間斷地利用測試設備在地球站天線位置對仰角為0度、5度、10度、15度、20度、25度，方位 角0度至360度范圍內（方位角每5度取樣一次）分別用水平、垂直極化方式對L波段和X波段進行測試。由于測試要求復雜、環(huán)境惡劣、時間長、數(shù)據(jù)采樣多等 因素，對監(jiān)測設備的自動化程度要求高，特別是對儀器儀表的抗低溫性能、持續(xù)長時間工作等性能都提出了很高的要求。

針對這種復雜的測試要求以及測試點的地理環(huán)境和天氣狀況，如果采用手動調整測試天線的方位角、仰角將給測試工作帶來巨大的工作量，而且手動調整 測試天線方位角、仰角的精度差、效率低，特別是在夜間低溫測試時，還需要架設照明設施、取暖等設施。因此，無線電監(jiān)測人員決定使用電磁環(huán)境自動測試系統(tǒng)。

電磁環(huán)境自動測試系統(tǒng)由天饋系統(tǒng)、電子伺服系統(tǒng)、軟件控制系統(tǒng)等組成。它可以控制轉臺以多種方式運動，也可以按照設定的時間間隔和角度間隔有規(guī)律地進行掃描，適用于對極軌衛(wèi)星地球站的電磁環(huán)境測試和對衛(wèi)星信號追蹤測量。

3 開展地球站電磁環(huán)境監(jiān)測工作

3.1 測試前的干擾源調查

在進行電磁環(huán)境測試前，測試小組首先對佳木斯四豐山地區(qū)的微波設置情況進行了調查。這也是對該地球站干擾源的調查。佳木斯無線電管理處、佳木斯 無線電監(jiān)測站和黑龍江無線電監(jiān)測站共同合作，發(fā)現(xiàn)在距離測試點北方4公里處有佳木斯至鶴崗的微波鏈路（其具體頻率為 8029.37MHz／7777.35MHz）,以及佳木斯至湯原的微波鏈路（頻率為8088.67MHz／7836.65MHz）。這兩條微波鏈路均為 廣播電視部門設置的傳輸廣播電視節(jié)目的微波。

2007年10月12日上午9時，測試小組到達佳木斯市四豐山氣象衛(wèi)星地球站，在測試點樓頂架設了帳篷，安裝了電磁環(huán)境測試系統(tǒng)（見圖1）。

　　圖1 電測環(huán)境自動測試系統(tǒng)組成

3.2 逐步開展電磁環(huán)境測試

首先對L波段進行電磁環(huán)境測試。測試小組重點對1698MHz～1710MHz頻段進行了測試，設定自動測試系統(tǒng)在規(guī)定的仰角、方位角范圍內每 5度取樣一次，測試持續(xù)時間為2分鐘，并分別用水平極化、垂直極化兩種極化方式進行測試，自動存儲頻譜圖，測試時分辨率帶寬RBW＝10kHz、視頻帶寬 VBW＝10kHz(等同于12kHz)。但本次測試并未發(fā)現(xiàn)干擾信號，背景場強也低于地球站天線口面允許的干擾場強，符合國標GB13615-92《地 球站電磁環(huán)境保護要求》的規(guī)定。

10月12日14時，測試小組開始對X波段7720MHz～8500MHz頻段頻率進行電磁環(huán)境測試，同樣設定自動測試系統(tǒng)在規(guī)定的仰角、方位 角范圍內每5度取樣一次，測試持續(xù)時間為2分鐘，并分別用水平極化、垂直極化兩種極化方式進行測試。在仰角為0度測試，在方位角360度范圍內未發(fā)現(xiàn)異 常，然而當測試天線調整到5度時則發(fā)現(xiàn)若干不明干擾信號。測試人員利用筆記本電腦控制HP8563E頻譜儀對每個不明信號進行長時間采樣，并不斷調整測試 天線的方位角和仰角以及極化方式，找到信號最大點再進行細化分析，同時對所有采樣信號頻譜進行存儲，打印干擾信號的典型頻譜圖。經(jīng)過此次測試，監(jiān)測人員在 X波段共發(fā)現(xiàn)8個干擾信號，如圖2所示。

　　圖2 X頻段上所發(fā)現(xiàn)的8個干擾信號

(1) 7777.35MHz信號

該信號帶寬為20MHz，最大電平為－33.66dBm，高出頻譜儀最小允許值52.34dB。其方位角為335度，仰角為5度，屬垂直極化信號，是鶴崗—佳木斯廣電模擬微波鏈路落入風云－3號衛(wèi)星頻帶造成的同頻干擾信號，如圖3所示。

　　圖3 7777.35MHz信號的頻譜分析結果

(2) 8029.37MHz信號

該信號為單載波信號，最大電平為-53dBm，高出頻譜儀最小允許值33dB。其方位角為335度，仰角為5度，屬垂直極化，為佳木斯—鶴崗廣電微波鏈路落入測試頻段7720MHz～8500MHz引起的，如圖4所示。

　　圖4 8029.37MHz信號的頻譜分析結果

(3) 7836.65MHz信號

該信號帶寬為20MHz,最大電平為-30.16dBm，高出頻譜儀最小允許值55.84dB。其方位角為330度，仰角為5度，屬垂直極化，為湯原—佳木斯廣電微波鏈路落入測試頻帶造成的同頻干擾，如圖5所示。

　　圖5 7836.65MHz信號的頻譜分析結果

(4) 8088.67MHz信號

該信號為單載波信號，最大電平為-40.49dBm, 高出頻譜儀最小允許值45.51dB。其方位角為330度，仰角為5度，屬水平極化，為佳木斯—湯原廣電微波鏈路落入測試頻段7720MHz～8500MHz造成的，如圖6所示。

　　圖6 8088.67MHz信號的頻譜分析結果

(5) 8.2112GHz信號

該信號帶寬為30MHz，其最大電平為－64dBm，高出頻譜儀最小允許值22dB。該信號最強點方位角為335度，仰角為5度，屬水平極化，為數(shù)字微波鏈路頻率落入風云－3號衛(wèi)星頻帶引起的同頻干擾，如圖7所示。

　　圖7 8.2112GHz信號的頻譜分析結果

(6) 8.2544GHz信號

該信號帶寬為30MHz，其最大電平為-62.16dB，高出頻譜儀最小允許值23.84dB。該信號最強點方位角為335度，仰角為5度，屬水平極化，為數(shù)字微波鏈路落入風云－3號衛(wèi)星頻帶引起的同頻干擾，如圖8所示。

　　圖8 8.2544GHz信號的頻譜分析結果

(7) 8.36GHz信號

該信號帶寬為30MHz，其最大電平為-46dBm，高出頻譜儀最小允許值40dB。該信號最強點方位角為335度，仰角為5度，屬水平極化，為數(shù)字微波鏈路頻率落入測試頻段7720MHz～8500MHz引起的，如圖9所示。

　　圖9 8.36GHz信號的頻譜分析結果

(8) 8.41GHz信號

該信號帶寬為30MHz，其最大電平為-45.49dBm，高出頻譜儀最小允許值40.51dB。該信號最強點方位角為335度，仰角為5度，屬水平極化，為數(shù)字微波鏈路落入測試頻段7720MHz～8500MHz內所致，如圖10所示。

　　圖10 8.41GHz信號頻譜分析結果