衛(wèi)星通信地基礎知識

實用文檔衛(wèi)星通信概述衛(wèi)星通信的基本概念與特點定義：衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，轉發(fā)或反射無線電波，在兩個或多個地球站之間進行的通信。衛(wèi)星通信又是宇宙無線電通信形式之一，而宇宙通信是指以宇宙飛行體為對象的無線電通信，它有三種形式：（直接通信）宇宙站之間的通信； （直接通信）通過宇宙站轉發(fā)或反射而進行的地球站間的通信。（間接通信）第三種通信方式通常稱為衛(wèi)星通信，當衛(wèi)星為靜止衛(wèi)星時稱為靜止衛(wèi)星通信。大多數(shù)通信衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星（靜止衛(wèi)星：軌道在一定高度時衛(wèi)星與地球相對靜止）。靜止衛(wèi)星是指衛(wèi)星的運行軌道在赤道平面內。軌道離地面高度約為35800km（為簡單起見，經常稱36000km）。靜止衛(wèi)星通信的特點靜止衛(wèi)星通信的優(yōu)點a通信距離遠，且費用與通信距離無關（只要在衛(wèi)星波束范圍內兩站之間的傳輸與距離無關）b覆蓋面積大（三顆衛(wèi)星即可覆蓋所有地方），可進行多址通信（一發(fā)多收）c通信頻帶寬（帶寬為500M），傳輸容量大d信號傳輸質量高，通信線路穩(wěn)定可靠e建立通信電路靈活、機動性好（只要衛(wèi)星覆蓋到，均可建立地面站進行通信）f可自發(fā)自收進行監(jiān)測靜止衛(wèi)星通信的缺點a靜止衛(wèi)星的發(fā)射與控制技術比較復雜（所以國內做衛(wèi)星發(fā)射的很少）。b地球的兩極地區(qū)為通信盲區(qū)（軌道與赤道平行，切線方向下來無法到達兩極），而且地球的高緯度地區(qū)通信效果不好。c存在星蝕（衛(wèi)星在地球和太陽之間）和日凌（地球在太陽和衛(wèi)星之間）中斷現(xiàn)象?！ìF(xiàn)今可通過處理縮短這種現(xiàn)象）d有較大的信號傳輸時延（發(fā)射和接受時間）和回波干擾。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成通常衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由地球站、通信衛(wèi)星（前兩個為主要組成，負責衛(wèi)星收發(fā)）、跟蹤遙測及指令系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)（后兩個提供輔助功能，監(jiān)測衛(wèi)星、姿態(tài)調整等）4大部分組成的，如圖所示。標準文案實用文檔衛(wèi)星通信線路的組成兩個地球站通過通信衛(wèi)星進行通信的衛(wèi)星通信線路的組成如圖所示，是由發(fā)端地球站，上、下行無線傳輸路徑和收端地球站組成的。對地球站的技術要求一般來說，對地球站應有以下幾方面的要求。①發(fā)送的信號應是寬頻帶、穩(wěn)定、大功率的信號，能接收由衛(wèi)星轉發(fā)器轉發(fā)來的微弱信號（可通過放大解調處理）。②可以傳輸多路電話、電報、傳真，以及高速數(shù)據(jù)、電視等多種業(yè)務的信號。標準文案實用文檔③性能穩(wěn)定、可靠，維護、使用方便。④建設成本和維護費用不應太高。地球站的性能指標——品質因數(shù)G/T是地球站接收天線的增益G與地球站接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度T的比值，它表征了地球站對微弱信號的接收能力，稱為地球站的品質因數(shù)。有效輻射功率及其穩(wěn)定度為了保證所傳送信號的質量，要求地球站的發(fā)射機能夠發(fā)射較大的功率，一般為幾百瓦～十幾千瓦，而且要求所發(fā)射的射頻信號功率非常穩(wěn)定。射頻頻率的穩(wěn)定度地球站所發(fā)射的射頻信號的頻率必須很精確，如果有較大漂移，不但要影響衛(wèi)星轉發(fā)器頻帶的有效利用，還會在衛(wèi)星轉發(fā)器中產生交調噪聲。射頻能量的擴散為減小交調干擾，必須對地球站在負載輕（即通話數(shù)少）的時候所發(fā)射的射頻頻譜能量密度加以限制。干擾波輻射的限制為防止干擾波對衛(wèi)星轉發(fā)器和其他微波通信系統(tǒng)形成干擾，規(guī)定地球站因多載波引起的交調干擾及帶外總的有效全向幅射功率應小于限定值。地球站的組成標準地球站的組成，主要由天線分系統(tǒng)、發(fā)射機分系統(tǒng)、接收機分系統(tǒng)、通信控制分系統(tǒng)、信道終端設備分系統(tǒng)和電源分系統(tǒng)6個分系統(tǒng)組成。（固定站涉及到信道終端設備分系統(tǒng)，一般情況下產品涉及發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)以及天線系統(tǒng)）標準文案實用文檔發(fā)射機分系統(tǒng)發(fā)射機分系統(tǒng)由上變頻器（如上圖，信道終端出來的是L線系統(tǒng)的頻段為Ku/Ka,因此需要做變頻處理，從上圖的上半部分故叫做上變頻器）、自動功率控制電路、發(fā)射波合成裝置、激勵器和大功率放大器等組成。接收機分系統(tǒng){LNBLNA：只放大不變頻有時需加下變頻器衛(wèi)星轉發(fā)器經過天線后信號會放大一些但是不夠需要再加LNB進行再次放大處理}由于衛(wèi)星轉發(fā)器的發(fā)射功率較小，只有幾瓦至幾十瓦，而且天線的增益也不高，經200dB左右的下行線路損耗之后，到達地球站的信號極微弱。對接收機分系統(tǒng)的主要要求：①噪聲溫度低，接收機分系統(tǒng)的噪聲溫度很低，一般只有幾十開爾文（K）。②工作頻帶寬，一般要求具有500MHz的帶寬。③增益穩(wěn)定。低噪聲放大器在微波頻段使用的低噪聲放大器主要是低噪聲晶體管放大器、場效應管放大器和參量放大器等。下變頻器標準文案實用文檔經低噪聲放大器放大的微波信號，要送到下變頻器變換成中頻，再經過中頻放大后送到解調器。（以地球站為基礎，結合公司產品）地球站的天線是衛(wèi)星通信中最具特色的設備，是一個龐大的系統(tǒng)。大多數(shù)地球站采用反射面型天線。反射面型天線的特點是方向性好，增益高，便于電波的遠距離傳輸。反射面的分類方法很多，按反射面的數(shù)量可分為雙反射面天線（如動中通和固定站，波束反射到主面，在反射到副面，再進入喇叭）和單反射面天線（如靜中通，喇叭在前端，衛(wèi)星波束經過天線面直接進入喇叭）；按饋電方式分為正饋天線和偏饋天線；按頻段可分為單頻段天線和多頻段天線；按反射面的形狀分為平板天線和拋物面天線等。目標：地球站天線的軸要始終對準衛(wèi)星方向固定衛(wèi)星地球站系統(tǒng)主要由天饋分系統(tǒng)（喇叭、主副面、雙工器等主要完成信號收發(fā)）、伺服及接收機分系統(tǒng)（復雜時可劃分為伺服分系統(tǒng)和接收機分系統(tǒng)，L波段固定衛(wèi)星地球站系統(tǒng)主要負責運動控制）以及傳動分系統(tǒng)（指轉臺部分，主要提供可靠支撐和功能平臺L波段固定衛(wèi)星地球站系統(tǒng)天傳饋伺服及動分接收機分系分系統(tǒng)系統(tǒng)統(tǒng)模數(shù)轉換跟跟跟跟 伺

編碼器E轉臺分系統(tǒng)天服 數(shù) 限控 ?！鱁 開制 轉單 換元A 模數(shù)轉換

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俯仰 減速 天 天 饋分電機 器E 線 線分轉 饋臺 源 系方位 減速 統(tǒng)電機 器A編碼器A標準文案

AGC

伺服控制及信標接收機 放大實用文檔天饋分系統(tǒng)天線分類：天線隨著波段不同，可分長中波天線、短波天線（線天線：手機、路由器）、微波天線（面天線：公司產品）面天線又有：喇叭天線、縫隙天線、透鏡天線、拋物面天線。拋物面天線最為常用，它又分：前饋拋物面天線、后饋拋物面天線（雙反射面天線）。后饋拋物面天線都是雙反射面天線，它又有：卡塞格倫天線、格里戈里天線、環(huán)焦天線。為了提高天線增益、降低旁瓣，雙反射面天線都可以采用反射面修正技術。組成：主反射面、（副反射面）、波紋喇叭-----饋源系統(tǒng) 雙工器、功分器、多路旋轉關節(jié)、多個濾波器等部件組成單脈沖跟蹤：多模產生器、組合網絡（會分成合分路、差分路，再到伺服系統(tǒng)，精度較高；但是饋源系統(tǒng)復雜，成本高，需要使用單脈沖接收機解調兩個分路）方向圖（信號強弱能量分布圖，縱坐標單位dB，橫坐標單位角度）中心頻率（如圖14.25GHz）波束寬度(y=-6時拋物線對應的X2-X1=1-(-1))=2即為2dB波束寬度旁瓣（X=0點位天線對準衛(wèi)星處，偏離此處的第一個最高點即為第一旁瓣，以此類推，越偏離X=0處接受信號的能力越弱；主瓣越大，對其他衛(wèi)星的影響會更厲害）極化（電磁波傳輸方向與大地水平時為水平極化，垂直時為垂直極化，采用兩種方式利用率會更高，另外一個概念交叉極化。水平極化和垂直極化頻點—頻譜儀的電平值--不一樣，運用反極化（兩者的電平差）找到的點就是極化方向。標準文案實用文檔結構組成前國內外，比較成熟的轉臺主要有兩種形式，A-E型天線轉臺和X-Y型天線轉臺。標準文案實用文檔A-EA-EX-Y（1）結構較小，重量較輕。結構較大，重量較重。（2）能做到的精密度較高做到較高精密度的困難較大（3）天線罩（若需要的話）較小要用較大的天線罩（4）在跟蹤過程中天線的極化形式保在跟蹤過