隨著全球低軌寬帶衛(wèi)星的大規(guī)模部署，越來越多的衛(wèi)星擠占了有限的軌道、頻率資源。低軌寬帶衛(wèi)星不管是衛(wèi)星數(shù)量，軌道高度，以及與地球的相對速度，都與傳統(tǒng)的靜止軌道有很大的區(qū)別。

低軌寬帶衛(wèi)星的軌道高度多為1000多公里，幾十分鐘繞地球一圈，衛(wèi)星相對地球處于高速移動(dòng)中，每顆衛(wèi)星的過頂時(shí)間也很短，一般只有幾分鐘，這對衛(wèi)星地面站的信號(hào)監(jiān)測提出了極大的挑戰(zhàn)。 同時(shí)，地面上潛在的干擾源數(shù)量也逐步增多，5G NR基站的進(jìn)一步鋪開，多種頻段雷達(dá)的并存等，都對衛(wèi)星信號(hào)的監(jiān)測提出了極高的要求。為了保障衛(wèi)星信號(hào)的服務(wù)質(zhì)量，維護(hù)服務(wù)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要對衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行7/24小時(shí)的信號(hào)監(jiān)測。

Keysight的衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)測方案使用高性能的硬件平臺(tái)和強(qiáng)大的信號(hào)監(jiān)測軟件以及矢量解調(diào)軟件，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)測，識(shí)別當(dāng)前的能量信息，對長時(shí)間的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對衛(wèi)星信號(hào)的解調(diào)，干擾識(shí)別等，實(shí)現(xiàn)全方面、多個(gè)維度的衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)測。

Keysight的低軌寬帶通信衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)有硬件和軟件兩部分構(gòu)成：

硬件部分有兩種儀表可選，模塊化頻譜分析儀M9391A/M9393A 和便攜式手持表Fieldfox。

軟件部分有N6820ES Signal Surveyor 4D信號(hào)監(jiān)測軟件以及89600 VSA矢量信號(hào)分析軟件。

N6820ES Signal Surveyor 4D軟件可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的信號(hào)監(jiān)測，能量篩選，調(diào)制識(shí)別等。89600 VSA矢量信號(hào)分析軟件，通過時(shí)域、頻域、調(diào)制域的分析，可以對可疑衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行干擾分析，識(shí)別干擾信號(hào)以及衛(wèi)星信號(hào)里面常見掩藏在主信號(hào)下的干擾信號(hào)(Signal under Carrier)，判斷干擾信號(hào)對主信號(hào)的影響。 N6820ES Signal Surveyor 4D和89600 VSA軟件均可以支持上面提到的兩種硬件，不同的組合具有不同的特色。

兩種不同硬件的平臺(tái)的測試方案如下

基于PXIe頻譜分析儀的多通道衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)測解決方案

基于PXIe頻譜分析儀的衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)測方案。此方案的硬件部分為模塊化的頻譜分析儀，可選兩款：M9391A和M9393A。軟件部分采用N6820ES Signal Surveyor 4D和89600 VSA。

基于Fieldfox手持表衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)測解決方案

Fieldfox手持表是一款多功能的便攜式儀表。Fieldfox單表支持的頻率最高為50 GHz，和N6820ES Signal Surveyor 4D、89600 VSA軟件配合使用，非常適用于衛(wèi)星地面站的信號(hào)監(jiān)測。

看完方案，您會(huì)注意到兩套方案種都有信號(hào)監(jiān)測軟件，為什么需要信號(hào)監(jiān)測軟件呢？N6820ES信號(hào)監(jiān)測軟件能完成哪些常規(guī)儀表沒有辦法完成的任務(wù)？常規(guī)的儀表只能通過查看頻譜、實(shí)時(shí)頻譜來進(jìn)行手動(dòng)的信號(hào)監(jiān)測。

使用N6820ES Signal Surveyor軟件可以完成全自動(dòng)的7/24衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)測。Signal Surveyor 4D是目前非常全面且靈活的頻譜監(jiān)測軟件，它具有強(qiáng)大的能量檢測算法，可以支持先進(jìn)的頻譜監(jiān)測，通過設(shè)置能量門限和監(jiān)測條件，自動(dòng)的監(jiān)測并匯報(bào)當(dāng)前頻率范圍存在的能量及其詳細(xì)信息。

軟件還支持自動(dòng)的告警任務(wù)，可以自動(dòng)的觸發(fā)IQ數(shù)據(jù)、頻譜數(shù)據(jù)記錄，調(diào)制識(shí)別等任務(wù)。Surveyor 4D還包含有內(nèi)置的SQL數(shù)據(jù)庫，支持長時(shí)間的記錄頻譜的統(tǒng)計(jì)信息?？砷L時(shí)間記錄的信息包括來自能量檢測的所有結(jié)果，信號(hào)的頻點(diǎn)，帶寬，功率，截獲次數(shù)，占用度能詳細(xì)信息。SQL數(shù)據(jù)庫可以用于信號(hào)趨勢的監(jiān)測。軟件還支持多種搜索模式，支持單頻段和多頻段的信號(hào)監(jiān)測，設(shè)置靈活，支持手動(dòng)或者自動(dòng)的記錄IQ數(shù)據(jù)以及頻譜數(shù)據(jù)。

簡單來說，通過使用N6820ES Signal Surveyor軟件，結(jié)合前面提到的PXIe頻譜分析儀或者Fieldfox手持表，可以自動(dòng)提取感興趣的頻譜環(huán)境中的各種能量信息，篩選出感興趣的衛(wèi)星信號(hào)以及干擾信號(hào)，自動(dòng)觸發(fā)一系列的任務(wù)，存儲(chǔ)IQ數(shù)據(jù)，對信號(hào)進(jìn)行調(diào)制識(shí)別等。

來看一下這兩套方案能解決什么樣的問題。

案例一:針對快速過頂?shù)牡蛙壭l(wèi)星信號(hào)使用內(nèi)置SQL數(shù)據(jù)庫

對于低軌寬帶通信衛(wèi)星，由于過頂時(shí)間短，只有幾分鐘，需要在有限的時(shí)間內(nèi)，將衛(wèi)星所發(fā)射信號(hào)的詳細(xì)信息及參數(shù)記錄下來。Surveyor 4D軟件內(nèi)置SQL數(shù)據(jù)庫功能，可以詳細(xì)的記錄低軌衛(wèi)星過頂?shù)恼麄€(gè)過程，以及中間的詳細(xì)信息，參數(shù)，包括所接收信號(hào)的頻點(diǎn)，帶寬，功率，持續(xù)時(shí)間，占用度等。

下圖是使用SQL數(shù)據(jù)庫功能得到的18個(gè)小時(shí)衛(wèi)星下行數(shù)據(jù)監(jiān)測的情況。在圖中，橫軸是頻率，縱軸是時(shí)間，顏色代表信號(hào)的功率，顏色越深，信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)。通過這一圖片，可以看到在不同的頻點(diǎn)，有不同的強(qiáng)度的信號(hào)。在圖片的左邊，可以看到有一個(gè)衛(wèi)星信號(hào)在在進(jìn)入監(jiān)測范圍到離開監(jiān)測范圍之前持續(xù)了3個(gè)小時(shí)。

我們來進(jìn)一步看一下這個(gè)信號(hào)，了解一些細(xì)節(jié)信息?？梢钥吹剑盘?hào)從0640開始出現(xiàn)，在信號(hào)接近噪底到由弱到強(qiáng)的階段以及信號(hào)由強(qiáng)變?nèi)醯碾A段，中心頻點(diǎn)產(chǎn)生漂移，這可能是由于開關(guān)機(jī)的某種過渡階段調(diào)制。中心頻率不穩(wěn)定的時(shí)間，均為30分鐘。通過長期的頻譜數(shù)據(jù)記錄，可以直觀的顯示這一異常。

是從另外一個(gè)維度觀察信號(hào)，其中橫軸是時(shí)間，縱軸是信號(hào)強(qiáng)度，顏色的深淺代表信號(hào)帶寬，可以看到衛(wèi)星信號(hào)從出現(xiàn)到消失信號(hào)由弱變強(qiáng)再變?nèi)醯囊粋€(gè)過程?？梢钥吹皆谧罡吖β侍帲盘?hào)帶寬最窄，隨著信號(hào)變?nèi)酰盘?hào)帶寬增加。

這里討論了基于SQL數(shù)據(jù)庫觀測衛(wèi)星信號(hào)的趨勢信息，非常適用于測試并記錄快速過頂?shù)牡蛙壭l(wèi)星信號(hào)。

Surveyer4D 軟件中還有其它的功能：

調(diào)制識(shí)別功能 (MR): Signal Surveyor 4D軟件支持對信號(hào)進(jìn)行調(diào)制識(shí)別。調(diào)制識(shí)別是了解信號(hào)內(nèi)部參數(shù)的一個(gè)重要步驟。調(diào)制識(shí)別功能不需要任何先驗(yàn)信息，可以對信號(hào)進(jìn)行盲識(shí)別，匯報(bào)出信號(hào)的調(diào)制方式，符號(hào)率，信噪比，帶寬，對于FSK和MSK信號(hào)還可以識(shí)別出信號(hào)的頻偏。

USD (Universal Signal Detector)功能：能提供獨(dú)特的濾波功能，用戶可以通過軟件創(chuàng)建一個(gè)USD濾波器，自動(dòng)的從海量的輸入頻譜能量中篩選感興趣的信號(hào)。

這對surveyer 4D的其他功能介紹及應(yīng)用包含在完整文檔中，請點(diǎn)擊文末“閱讀原文”下載。

案例二:使用89600 VSA對衛(wèi)星干擾信號(hào)的監(jiān)測。

89600 VSA矢量信號(hào)分析軟件可以用于復(fù)雜的時(shí)域、頻域、調(diào)制域的信號(hào)分析。89600 VSA用于衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)測，可以通過頻譜或者調(diào)制域分析，查找干擾信號(hào)，并查看干擾信號(hào)對主信號(hào)的影響。

在這個(gè)案例中，89600 VSA使用4個(gè)測量窗口，左上角為星座圖，左下角為信號(hào)頻譜，右上角的矢量誤差譜，右下角為調(diào)制質(zhì)量表。由于被測信號(hào)是衛(wèi)星信號(hào)，符號(hào)率和調(diào)制方式都已知(如果未知，可以使用N6820ES MR功能進(jìn)行調(diào)制識(shí)別)，使用89600 VSA軟件，對其進(jìn)行解調(diào)和干擾分析。

干擾信號(hào)功率高于主信號(hào)功率：在這個(gè)案例中，干擾信號(hào)為跳頻信號(hào)。

干擾信號(hào)位于主信號(hào)頻譜邊帶的情況，可以看到干擾信號(hào)明顯高于主信號(hào)，通過頻譜顯示可以斷定干擾信號(hào)的存在。

由于干擾信號(hào)處于主信號(hào)的邊帶，信號(hào)依然可以被正確解調(diào)出來，只是由于干擾信號(hào)的影響，EVM差了一些，只有25%(右下圖讀得)，沒有干擾信號(hào)時(shí)，EVM為22%。

干擾信號(hào)位于頻譜中間的情況，同樣可以看到干擾信號(hào)明顯高于主信號(hào)，同樣，從頻譜上可以斷定干擾信號(hào)的存在。 由于干擾信號(hào)處于主信號(hào)的頻段中間，信號(hào)無法被正確解調(diào)，星座圖是亂的。此時(shí)的業(yè)務(wù)肯定已經(jīng)很大的影響，甚至中斷。

干擾信號(hào)功率低于主信號(hào)功率(Signal under carrier)：在下面的這個(gè)例子里，干擾信號(hào)功率低于主信號(hào)功率，這也是衛(wèi)星信號(hào)監(jiān)測中常見的情況。

從左下圖的頻譜中，看不到干擾信號(hào)的存在，從EVM的結(jié)果(右下角)來看，26%，比正常時(shí)候差一些。此時(shí)，查看右上圖的矢量誤差譜結(jié)果，可以很清晰的看到干擾信號(hào)的存在，右邊的圖是使用瀑布圖的模式來查看此時(shí)的干擾信號(hào)，橫軸是頻率，縱軸是時(shí)間，可以很清晰的看到干擾信號(hào)，也就是紅色的信號(hào)。

通過干擾信號(hào)在瀑布圖上的形態(tài)，可以判斷此干擾信號(hào)為雷達(dá)信號(hào)，使用89600 VSA上的Marker功能進(jìn)行測量，可以很得到雷達(dá)信號(hào)的頻點(diǎn)，帶寬，脈寬，Chirp速率等特征信息。有了這些關(guān)鍵信息，查找干擾變的相對容易很多。

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