使用微波系統分析儀測量衛星的端到端群時延

　　正弦形時延通常是由系統中的阻抗失配引起的。理想情況下，群時延曲線應是平坦的——沒有斜率的一條直線——載頻帶寬內所有頻率通過鏈路時有相同的延時。如果達不到這種情況，那么恢復出的數碼之間就會出現干擾，使得相互間難以分辨，進而產生誤碼。

　　測量系統

　　Aeroflex衛星群時延測試系統使用兩臺裝備有群時延選件22的微波系統分析儀，再加上運行專用軟件的控制PC機和串行調制解調器，實現對整條鏈路的相對群時延測量。先由測試系統產生測試信號并應用于上行鏈路，然后分析在下行鏈路接收到的轉發信號，從而獲得群時延變化，并執行帶內增益平坦度測量。兩個系統在頻率掃描時保持同步。

　　該系統可以用來測量從多個地面站（位于同一位置或遠端）直到在軌轉發器的衛星鏈路的群時延和其它傳輸特性。設置屏幕上可以選擇輸入、輸出和/或轉換頻率及電平。

　　傳輸時間

　　來去衛星的傳輸時間相當可觀，即使是處于低地球軌道的衛星。對地靜止同步衛星的典型傳輸時間約為250ms。因為源和接收機頻率是同步的，這意味著在實際應用中，孔徑約為1MHz的接收機有可能移動到接收信號范圍之外，從而有必要進一步偏移源和接收機的頻率，以補償傳輸時間。

　　這種偏移的計算公式是：

　　Foffset （MHz）＝掃描速度 （MHz/ms） * 傳輸時間 （ms）

　　作為一個例子，假設上行鏈路（源）的頻率是14GHz至14.5GHz，下行鏈路（接收）頻率是11.2GHz至11.7GHz，衛星處于對地靜止軌道，MSA的掃描時間設為10秒，孔徑（分辨率帶寬）設為1MHz或3MHz。

　　那么如果傳輸時間是285ms，掃描速度是0.05MHz/ms，

　　Foffset＝14.25MHz

　　為了避免產生發射機告警，源頻率最好保持不變（即14GHz至14.5GHz）。接收機也應設在11.18575GHz和11.68575GHz之間掃描。儀器將顯示接收頻率范圍，而接收到的頻率本身將很好地落在分辨率帶寬內。單單預測的偏移可能不夠，因為對地靜止衛星實際上不是靜止的，也需要考慮多普勒分量。多普勒頻移在一天內是有變化的，周期是每天都會重復，一天兩次歸零。多普勒頻率很容易測量，因此必須應用額外的偏移。不考慮多普勒頻移可能會在群時延特性上產生斜率。

　　在軌測量

　　圖5顯示了通過單個地面站對地球同步軌道衛星的群時延特性測量結果。輸入（上行鏈路）頻率是14.47GHz至14.5GHz，輸出（下行鏈路）頻率是12.17GHz至12.2GHz。校準在輸入頻率處完成——通常在源頻率而不是接收機頻率處完成校準，目的是通過頻帶切換和頻率調制硬件消除儀器內部的時延變化。

　　儀器校準和群時延測量性能與前述單獨的測量相同。在本例中，掃描時間是10秒，掃描速度因此是3kHz/ms。傳輸時間偏移小于1MHz，因此在孔徑數據為3MHz的情況下可以忽略不計。

圖5：測量得到的地球靜止軌道同步衛星的群時延特性

　　遠端地面站

　　也可以對地面站不在同一位置的鏈路進行這種群時延測試。作為源的MSA與運行專用軟件的控制PC機位于鏈路提供商的主站。用作接收機的第二個MSA安裝在接收端，這個接收端可以位于衛星信號能夠覆蓋的地球任何角落。本地MSA使用控制接口，遠端MSA使用通過調制解調器的串行連接，儀器就能對要被分析的鏈路段進行相對群時延測量。

　　由于在系統任意一端使用了本地高穩定的頻率基準（一般是銣鐘），兩臺儀器在頻率掃描時可以保持精確同步。測量數據將從遠端MSA返回到本地PC，用于結果的檢查和存儲。任何一臺MSA都可以被配置為源或接收機，因為無需移動設備就能實現對傳輸路徑的雙向測試。如果有多個接收站，可以在每個站安裝一臺遠端MSA，實現在一個地方對所有遠端站的測量。

　　本文小結

　　本文介紹了用于衛星通信系統端到端測量的一種測試系統。這種測試系統采用兩臺裝備有專用群時延測量功能和專用軟件的微波系統分析儀。Aeroflex *0系列MSA覆蓋上至46GHz的所有目前和未來的衛星頻段。同樣這個系統還能用于地面系統*估和安裝。群時延測量能讓頻帶內的失真得到及時補償，從而確保鏈路上傳輸的數據的完整性。