第七章-衛(wèi)星通信系統(tǒng)

第七章衛(wèi)星通信系統(tǒng)

衛(wèi)星接收系統(tǒng)示意圖Internet衛(wèi)星路由器防火墻傳輸中心發(fā)送天線局域網(wǎng)或CATVModemModem單終端用戶點播服務器功分器Modem衛(wèi)星接收機衛(wèi)星接收機或衛(wèi)星接收機多終端用戶各辦學單位傳送的節(jié)目1.衛(wèi)星通信原理

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)星通信可以分為延遲式和同步式。延遲式：接收――存儲――延遲轉發(fā)同步式：目前常用方式?！?.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)基本概念參考書：孫學康張政微波與衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信指利用人造地球衛(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。地球站是設在地球陸地、海洋、空中的固定或移動無線通信站點。

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：（1）宇宙站與地球站之間的通信；（2）宇宙站之間的通信；（3）通過宇宙站轉發(fā)或反射而進行的地球站間的通信。（1）衛(wèi)星通信的優(yōu)點①通信距離遠，且費用與通信距離、地理環(huán)境、氣象條件無關②覆蓋面積大，可進行多址通信③通信頻帶寬，傳輸容量大④信號傳輸質量高,與通信距離、地理環(huán)境、氣象條件無關，通信線路穩(wěn)定可靠⑤建立通信電路靈活、機動性好２.衛(wèi)星通信的特點（2）衛(wèi)星通信的缺點①衛(wèi)星的發(fā)射與控制技術比較復雜。設備需要具有高可靠性、長壽命、較大的發(fā)射功率以及低噪聲接收的特性。有較大的信號傳輸時延（靜止衛(wèi)星為0.6秒）和回波干擾。④存在星蝕和日凌中斷現(xiàn)象。LEOMEOGEOHEO衛(wèi)星軌道LEO高度在500－1500Km，MEO高度在10000－2000Km，HEO距地最近點為1000－2100Km，最遠點為3950－50600Km，靜止軌道衛(wèi)星高度約為35785.5Km（通常近似為36000Km），（1）系統(tǒng)組成靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)如圖所示的是衛(wèi)星通信的示意圖。.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成靜止衛(wèi)星的配置目前國際衛(wèi)星通信組織負責建立的國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)（INTELSAT），簡稱IS，就是利用靜止衛(wèi)星來實現(xiàn)全球通信的。三顆同步衛(wèi)星分別位于太平洋、印度洋和大西洋上空，它們構成的全球通信網(wǎng)承擔著大約80%的國際通信業(yè)務和全部國際電視轉播業(yè)務。衛(wèi)星通信示意圖靜止衛(wèi)星的運行軌道與觀察參數(shù)(1)靜止衛(wèi)星的發(fā)射

要使衛(wèi)星進入運行軌道，必須依靠運載火箭。要想使衛(wèi)星繞地球運轉，還必須使衛(wèi)星的初始速度大于8km/s。但單級火箭的速度只能達到2.5km/s，因此，發(fā)射靜止衛(wèi)星必須采用帶有捆綁技術的三級火箭。捆綁技術就是把幾支小火箭捆在大火箭的第一級上，用以提高發(fā)射的飛行速度，衛(wèi)星裝在第三級火箭的前端.第一宇宙速度：7.9km/s

地球11.2km/s>v>7.9km/sV2=11.2km/s第二宇宙速度：11.2km/sV3=16.7km/s第三宇宙速度：16.7km/s所謂宇宙速度就是從地球表面發(fā)射飛行器，飛行器環(huán)繞地球、脫離地球和飛出太陽系所需要的最小速度，分別稱為第一、第二、第三宇宙速度

要想使衛(wèi)星繞地球運轉，必須使衛(wèi)星的初始速度大于8km/s。但單級火箭的速度只能達到2.5km/s，因此，發(fā)射靜止衛(wèi)星必須采用帶有捆綁技術的三級火箭。捆綁技術就是把幾支小火箭捆在大火箭的第一級上，用以提高發(fā)射的飛行速度。同步軌道衛(wèi)星發(fā)射發(fā)射過程進入初始軌道進入轉移軌道進入漂移軌道進入靜止軌道一顆自旋穩(wěn)定的靜止衛(wèi)星的發(fā)射過程大體可分為如下幾個階段開始發(fā)射后，依次點燃三級火箭的一、二級火箭，把衛(wèi)星送到初始軌道。衛(wèi)星在初始軌道上只飛行一小段，當衛(wèi)星快要到達初始軌道與赤道平面的交點時，要點燃第三級火箭，以使衛(wèi)星脫離初始軌道而進入轉移軌道衛(wèi)星在轉移軌道上運行了幾圈，完成了上述各項準備工作后，當再次到達遠地點時，就要啟動遠地點發(fā)動機，使衛(wèi)星進入漂移軌道圖遠地點的軌道變換(2)

通信衛(wèi)星的姿態(tài)控制衛(wèi)星上裝有通信用的定向天線，要求定向天線的波束應指向地球中心或某覆蓋區(qū)的中心。（1）角度慣性控制角度慣性控制也叫自旋穩(wěn)定法，是早期靜止衛(wèi)星常用的姿態(tài)控制方法。采用自旋穩(wěn)定法的衛(wèi)星，如IS-Ⅲ，IS-Ⅳ等，衛(wèi)星的天線要安裝在一個平臺上。（2）三軸穩(wěn)定法三軸穩(wěn)定法是指衛(wèi)星的姿態(tài)是由穩(wěn)定穿過衛(wèi)星重心的三個軸來保證的。這三個軸分別在衛(wèi)星軌道的切線、法線和軌道平面的垂線等三個方向上，分別對應叫做滾動軸、俯仰軸和偏航軸，三軸可以采用噴氣、慣性飛輪或電機等來直接分別控制每個軸保持穩(wěn)定。圖三軸穩(wěn)定法示意圖２.靜止衛(wèi)星的觀察參數(shù)若已知地球站A的幾何關系.其中地球站A的經(jīng)度和緯度分別為和,靜止衛(wèi)星S的星下點的經(jīng)度和緯度分別和0經(jīng)度差:-緯度差:-0=地面站仰角:地面站方位角:站星距離：在地球站的調測、開通和使用過程中，都要知道地球站天線工作時的方位角Φa和仰角Φe。此外，為了計算自由空間的傳播損耗，還必須知道地球站與衛(wèi)星之間的距離——站星距。靜止衛(wèi)星觀察參數(shù)圖解靜止衛(wèi)星S與地球站A的幾何關系若地球站位于北半球：若地球站位于南半球：【例1-1】“亞太一號”衛(wèi)星的星下點s′的經(jīng)度為φ2=138.00E(東經(jīng))，北京地球站的參數(shù)為φ1=116.45E,θ1=39.92°，求北京地球站的仰角、方位角和站星距。解由已知條件得知：θ1=39.92°，經(jīng)度差φ=φ2－φ1=138.00－116.45=21.55°代入公式得仰角Odyssey系統(tǒng)組成：空間段、地面段和用戶單元3個部分Odyssey系統(tǒng)的空間段星座采用12顆高度約為10000km的衛(wèi)星分布在傾斜55°的3個軌道平面上構成，使用L/S/Ka頻段1.中軌道衛(wèi)星系統(tǒng)簡介（Odyssey系統(tǒng)）

中/低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)Odyssey系統(tǒng)地面段包括衛(wèi)星管理中心、服務運作中心、地球站、關口站、地面網(wǎng)絡Odyssey系統(tǒng)的用戶單元最主要的用戶單元是手機，它將采用雙模式，可以同時在Odyssey系統(tǒng)及蜂窩網(wǎng)中使用，并可自動切換1.中軌道衛(wèi)星系統(tǒng)簡介（Odyssey）系統(tǒng)組成：衛(wèi)星星座、關口地球站、系統(tǒng)控制中心、網(wǎng)絡控制中心和用戶單元等組成（1）銥（Iridium）系統(tǒng)簡介

①銥系統(tǒng)衛(wèi)星星座的配置2.低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)簡介中/低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)2.低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)簡介（Iridium）星座：共有66顆衛(wèi)星，另外還有7顆空中備用星。這些衛(wèi)星均勻分布在大致南北方向的6條軌道上，每條軌道上均勻分布11顆衛(wèi)星。所有衛(wèi)星均沿同一方向飛行。

②銥星系統(tǒng)的通信鏈路

2.低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)簡介（Iridium）

③銥星系統(tǒng)的關口站關口站是控制用戶終端接入并提供系統(tǒng)和公共交換電話網(wǎng)（PSTN）間接口的地球站④銥星系統(tǒng)的用戶終端用戶終端（ISU：IridiumSubscriberUnit）以便攜式話音單元為基礎，有手持機、車載終端和半固定終端3種不同產(chǎn)品

2.低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)簡介（Iridium）

（2）全球星（Globalstar）系統(tǒng)簡介設計思想：利用LEO衛(wèi)星組成一個連續(xù)覆蓋全球的移動通信衛(wèi)星系統(tǒng)，向世界各地提供話音、數(shù)據(jù)或傳真、無線電定位業(yè)務系統(tǒng)組成：由空間段的衛(wèi)星、地面段的關口站、星座控制設備和網(wǎng)絡中心（NCC）以及用戶終端組成2.低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)簡介2.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成（1）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、跟蹤遙測及指令系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)4大部分組成的。（2）衛(wèi)星通信線路的組成兩個地球站之間的衛(wèi)星通信線路是由發(fā)端地球站，上、下行無線傳輸路徑和收端地球站組成的。2)靜止衛(wèi)星：距離赤道上空35860公里處（同步軌道）的衛(wèi)星。其公轉周期與地球自轉周期一致。從地球上看相對靜止。優(yōu)點：地面天線不動，可以提高通信質量一顆衛(wèi)星24小時通信隨機損耗小，輻射效率提高三、四顆覆蓋全球缺點：衰減大，傳輸時延大,不能覆蓋兩極3)低軌道衛(wèi)星：1997年五月銥星公司在500－1500公里軌道上放置了34顆銥星實現(xiàn)了低軌道移動通信。傳輸衰減20-30dB。4.衛(wèi)星通信種類按衛(wèi)星的制式分類：1)隨機衛(wèi)星：只能在共視衛(wèi)星的時間才能通信按衛(wèi)星的覆蓋范圍分類：國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)；國內衛(wèi)星通信系統(tǒng)；區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng)。按用戶的性質分類：公用衛(wèi)星通信系統(tǒng)；專用衛(wèi)星通信系統(tǒng)；軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)。5.衛(wèi)星業(yè)務的頻率分配

衛(wèi)星業(yè)務的頻率分配是在國際電信聯(lián)盟（ITU）的管理下進行的。ITU將整個地球劃分為三個區(qū)域：區(qū)域1：包括歐洲、非洲、前蘇聯(lián)和蒙古；區(qū)域2：南北美洲和格陵蘭島；區(qū)域3：亞洲（除區(qū)域1中的地區(qū)）、澳大利亞和西南太平洋；衛(wèi)星提供的業(yè)務：衛(wèi)星固定業(yè)務:向電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)提供衛(wèi)星鏈路；衛(wèi)星廣播業(yè)務:指直播到戶，或稱為衛(wèi)星直播業(yè)務；衛(wèi)星移動業(yè)務:陸地移動、海事移動或航空移動；衛(wèi)星導航業(yè)務:全球定位系統(tǒng)；衛(wèi)星氣象業(yè)務:亦可用于搜救業(yè)務；頻段頻率范圍(GHz)VHF0.1~0.3UHF0.3~1.0L1.0~2.0S2.0~4.0C4.0~8.0X8.0~12.0Ku12.0~18.0K18.0~27.0Ka27.0~40.0V40.0~75.0W75.0~110.0mm110.0~300.0mm300.0~3000.0衛(wèi)星常用頻率：

Ku頻段：直播衛(wèi)星業(yè)務、某些固定衛(wèi)星業(yè)務；14/12GHz（或14.03/11.73GHz）

C頻段：固定衛(wèi)星業(yè)務，不允許直播衛(wèi)星業(yè)務使用該頻段；6/4GHz（上行/下行）

L頻段：衛(wèi)星移動業(yè)務及導航系統(tǒng)；ITU的頻段表示法：頻段編號表示符號頻率范圍(不含下限，包含上限)相應的米制劃分頻段的米制縮寫4VLF3~30kHz萬米波B.Mam5LF30~300kHz千米波B.km6MF300~3000kHz百米波B.hm7HF3~30MHz十米波B.dam8VHF30~300MHz米波B.m9UHF300~3000MHz分米波B.dm10SHF3~30GHz厘米波B.cm11EHF30~300GHz毫米波B.mm12300~3000GHz亞毫米波2)小天線地面衛(wèi)通系統(tǒng)

用戶自行組網(wǎng)和利用衛(wèi)星通信VSAT系統(tǒng)特點：天線小一般小于2.4mG/T值小于19.7dB/K，設備緊湊，功耗小，價格低。用于2Mb/s以下低速數(shù)據(jù)雙向通信。6.衛(wèi)星通信的發(fā)展現(xiàn)狀

1)高速衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸技術

與話音和圖像通信相比，數(shù)據(jù)傳輸有兩個特點：發(fā)送數(shù)據(jù)時間隨機間斷、業(yè)務種類繁多因此采用分組通信技術，又叫信息包技術：各個地面站共用一個衛(wèi)星轉發(fā)器的頻段，各站隨機發(fā)送各自的數(shù)據(jù)分組，如果出現(xiàn)碰撞，則該數(shù)據(jù)重新發(fā)送。3)星上衛(wèi)星通信系統(tǒng)4)低軌移動5)移動衛(wèi)通代表APMT系統(tǒng)亞太衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)(2)衛(wèi)星通信的多址技術FDMA多址技術單址載波多址載波單路單載波（SCPC）TDMA多址技術CDMA多址技術§7.2衛(wèi)星通信中的微波系統(tǒng)

衛(wèi)星通信發(fā)射天線接收天線上行頻下行頻衛(wèi)星增益88dBf=6GHzf=4GHz接收信號電平-97.6dBW(6.5W)發(fā)射機有效全向輻射功率：EIRP=Pt+Gt-Lr(20kW)-114.6dBW低噪放40dB中放44.6dB輸出信號電平-30dBW(1mW)Lr發(fā)射機到天線之間的饋線損耗衛(wèi)星通信線路載波功率的計算

1.天線增益G在衛(wèi)星通信中，一般使用定向天線，把電磁波能量聚集在某個方向上輻射。設天線開口面積為A，天線效率為η,波長為λ，天線直徑為D，則天線增益為(4.1)

2.有效全向輻射功率(EIRP)通常把衛(wèi)星和地球站發(fā)射天線在波束中心軸向上輻射的功率稱為發(fā)送設備的有效全向輻射功率。它是天線發(fā)射功率PT與天線增益GT的乘積，即EIRP=PTGTW

設發(fā)射機末級功放輸出功率為Po,饋線損耗為LFT(LFT＞1),則上式還可寫為或用分貝表示，即［EIRP］=［Po］+［GT］-［LFT］dBW式中，方括號表示取其dB值。

3.載波接收功率衛(wèi)星或地球站接收機輸入端的載波功率一般稱為載波接收功率，記作C，［C］以dBW(以1W為零電平的分貝)為單位。設發(fā)射機的有效全向輻射功率為［EIRP］dBW，接收天線增益為GRdB，接收饋線損耗為LFRdB，大氣損耗為LadB，自由空間損耗為LPdB,其它損耗為LrdB,則接收機輸入端的載波接收功率［C］dBW可以表示為［C］=［EIRP］+［GR］-［La］-［LP］-［Lr］-［LFR］=［Po］-［LFT］+［GT］+［GR］-［La］-［LP］-［Lr］-［LFR］(4.5)【例】已知IS-Ⅳ號衛(wèi)星作點波束1872路運用時，其有效全向輻射功率［EIRP］S=34.2dBW,接收天線增益GRS=16.7dB。又知某地球站有效全向輻射功率［EIRP］E=98.6dBW,接收天線增益GRE=60.0dB,接收饋線損耗LFRE=0.05dB。試計算衛(wèi)星接收機輸入端的載波接收功率CS和地球站接收機輸入端的載波接收功率CE。

解若上行線路工作頻率為6GHz，下行線路工作頻率為4GHz，距離d=40000km,則利用式可求得上行線路傳輸損耗LU為［LU］=200.04dB下行線路傳輸損耗LD為［LD］=196.52dB忽略La、Lr和LFRS)求得衛(wèi)星接收機輸入端的載波接收功率CS為［CS］≈［EIRP］E+［GRS］-［LU］=-84.74dBW地球站接收機輸入端的載波接收功率CE(忽略La和Lr)為［CE］=［EIRP］S+［GRE］-［LD］-［LFRE］=-102.37dBW1.通信衛(wèi)星的組成及其工作原理

通信衛(wèi)星各系統(tǒng)由通信分系統(tǒng)控制分系統(tǒng)遙測與指令分系統(tǒng)電源分系統(tǒng)溫控分系統(tǒng)5個部分組成。通信衛(wèi)星的組成圖通信衛(wèi)星的組成由各種可控的調整裝置，如各種噴氣推進器、各種驅動裝置和各種轉換開關等組成由光電器件組成

硅衛(wèi)星上的電源除要求體積小、重量輕、效率高和可靠性之外，還要求電源能在長時間內保持足夠的輸出為了使通信衛(wèi)星在星蝕期間也能工作，一般常用可以充、放電的化學電池作為二次電池與太陽能電池并用。圖通信衛(wèi)星的組成行波管功率放大器和電源系統(tǒng)等部分產(chǎn)生熱而升溫地球上的控制站經(jīng)常不斷地需要了解衛(wèi)星內部設備的工作情況，有時要通過遙測指令信號控制衛(wèi)星上設備產(chǎn)生一定的動作圖衛(wèi)星轉發(fā)器組成的方框圖(5)

衛(wèi)星上通信分系統(tǒng)又分為：轉發(fā)器和星上天線兩部分單變頻轉發(fā)器雙變頻轉發(fā)器星上處理轉發(fā)器處理轉發(fā)器：增加解調，信號處理，調制可以避免噪聲的積累，實現(xiàn)多個天線波束間信號交換，和對信號的變換雙頻轉發(fā)器：上行轉中頻然后轉發(fā)單頻轉發(fā)器：低噪放，然后變頻到下行頻率放大發(fā)出又稱微波式頻率轉發(fā)器射頻帶寬達500MHz，適于多址連接的大容量衛(wèi)通系統(tǒng)。是目前使用最多的形式（1）通信分系統(tǒng)的轉發(fā)器通信分系統(tǒng)分為轉發(fā)器和衛(wèi)星天線兩大部分衛(wèi)星上的信號處理大體包括三種類型：一種是對數(shù)字信號進行判決和再生，使噪聲不積累；另一種是在多個衛(wèi)星天線波束之間進行信號交換與處理；第三種是對信號進行更復雜的變換、交換和處理。(2)通信衛(wèi)星的天線系統(tǒng)天線要求：體積小，重量輕耗電省便折疊和展開重要技術指標：指向精度，頻帶寬度，形式轉接能力，極化方式：為克服法拉第效應，工作頻率低于10GHz一般采用圓極化，隔離度消旋能力：具有掃描能力衛(wèi)星天線有兩種類型:一種是用于遙控、遙測和信標信號的全向天線，接收地面的指令及向地面發(fā)送遙測數(shù)據(jù)。這種天線常用鞭狀、螺旋形、繞桿式或套筒偶極子天線，屬于高頻或甚高頻天線。另一種是用于通信的微波定向天線，根據(jù)波束寬度不同，分為三類。①全球波束天線：波束寬度約為17°～18°,增益15－18dB,一般通信用途；②點波束天線：其波束比全球波束窄得多，故增益較高，但其輻射的區(qū)域比全球波束小得多。③區(qū)域波束天線：如果地面要求覆蓋的區(qū)域形狀不規(guī)則，就要用區(qū)域波束天線，也稱賦形波束天線。其覆蓋區(qū)域可通過修改天線反射器的形狀或使用多個饋源從不同方向照射天線反射器，由反射器產(chǎn)生多個波束的組合來實現(xiàn)。各種波束覆蓋示意圖衛(wèi)星天線系統(tǒng)示意圖2.地球站的組成如圖所示的為國際衛(wèi)星通信頻分多址方式A型標準地球站的組成方框圖，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。1）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。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。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。（2）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，否則會造成衛(wèi)星轉發(fā)器的功放內交調分量增大，波動應小于0.5dB。（1）地球站的性能指標——品質因數(shù)（G/T）

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)。（4）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。（3）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(chǎn)生交調噪聲。話音信號是在150KHz內，圖像在250KHz內。（5）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。2）地球站天線饋線系統(tǒng)的組成

下圖所示的為地球站的天線饋線系統(tǒng)方框圖。它與視距微波通信天饋線系統(tǒng)相比，顯然多了一套天線跟蹤衛(wèi)星的系統(tǒng)，即地球站天線的軸要始終對準衛(wèi)星方向。地球站天線饋線系統(tǒng)的組成3)發(fā)射機分系統(tǒng)由于發(fā)射衛(wèi)星條件的限制，衛(wèi)星轉發(fā)器天線的口徑和增益不能太大。發(fā)射機分系統(tǒng)由上變頻器、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。地球站發(fā)射機分系統(tǒng)的主要要求：①發(fā)射的功率大。②頻帶寬，從而保證通信容量以及發(fā)射多個載波所需的帶寬。③射頻的頻率穩(wěn)定度高。④放大器的線性好。⑤增益穩(wěn)定，對發(fā)射地球站的有效全向輻射功率要求保持在額定值的±0.5dB以內，以保證接收地球站的性能指標。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(jīng)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。4)接收機分系統(tǒng)5)信道終端設備分系統(tǒng)

信道終端設備分系統(tǒng)可以分為上行和下行兩個部分。

下行鏈路損耗一般200dB，2-3級參量放大器，后接晶體管放大器或場效應管放大器，參量放大器所用器件一般采用變容管或者泵源，甚至可以采用制冷方法。有時需要兩次變頻，第一中頻可以用1GHz，1.4GHz或1.7GHz。7)電源分系統(tǒng)

地球站電源分系統(tǒng)要供應站內全部設備所需用的電能，它關系到通信的質量及設備的可靠性。當利用公用交流市電來對地球站供電時，通過電力傳輸線路，必然會同時引進許多雜波干擾，而且公用交流市電也會出現(xiàn)波動。6)通信控制分系統(tǒng)

地球站相當復雜和龐大，為了保證各部分正常工作，必須在站內集中監(jiān)視、控制和測試。

1).考慮的主要因素選取工作頻段時，考慮的主要因素有：（1）天線系統(tǒng)接收的外界干擾噪聲要??；（2）電波傳播損耗要?。唬?）適用于該頻段的設備重量要輕，且體積??；（4）可用頻帶寬，以便滿足傳輸信息的要求；（5）與其他地面無線系統(tǒng)（雷達系統(tǒng)、地面微波中繼通信系統(tǒng)等）之間的相互干擾要盡量小；（6）盡可能地利用現(xiàn)有的通信技術和設備。3、衛(wèi)星通信頻率配置2)衛(wèi)星通信的頻率配置

目前大多數(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)選擇了如下頻段：（1）UHF（超高頻）頻段——400/200MHz；（2）微波L頻段——1.6/1.5GHz;（3）微波C頻段——6.0/4.0GHz;（4）微波X頻段——8.0/7.0GHz;（5）微波Ku頻段——14.0/12.0GHz和14.0/11.0GHz;（6）微波Ka頻段——30/20GHz。4.衛(wèi)星通信電波傳播的特點1）影響衛(wèi)星通信中電波傳播的因素

由于衛(wèi)星通信的電波傳播路徑需要通過對流層中的云層和雨層以及再上面的同溫層、中間層、電離層和外層空間，故電波傳播都會受到它們的影響。2）地球站天線仰角與通信距離的關系

地球站天線的仰角應始終跟蹤衛(wèi)星上的天線，以便使地球站的收信機得到較高的收信電平。（3）云層和降雨影響云層損耗主要是由云層對電波吸收造成的，仰角θ愈小，通信頻率愈高，其損耗愈大。3）自由空間傳輸損耗及環(huán)境影響（1）衛(wèi)星通信的自由空間傳輸損耗其計算公式與微波通信相同，只是損耗值要大得多。

Ls＝92.4＋20lgd（km）+20lgf（GHz）（dB）（2）大氣衰減損耗大氣氣體對衛(wèi)星通信的電波產(chǎn)生的損耗既與星站間距離有關，也與地球站天線的仰角有關。（4）閃爍衰落的影響①閃爍的概念：地球站與衛(wèi)星間的無線電波通過電離層和對流層時，由于該層媒質小范圍折射率不規(guī)則的起伏變化，使地面接收到的信號振幅與相位發(fā)生快速的起伏現(xiàn)象，這種起伏變化稱為閃爍。②電離層閃爍：頻率較低時，如1～2GHz，以電離層閃爍為主。③對流層閃爍：由于對流層的溫度、濕度的逆變或湍流運動，引起折射指數(shù)的不均勻性，對電波產(chǎn)生散射。增益88dBf=6GHzf=4GHz接收信號電平-97.6dBW(6.5W)發(fā)射機有效全向輻射功率：EIRP=Pt+Gt-Lr(20kW)-114.6dBW低噪放40dB中放44.6dB輸出信號電平-30dBW(1mW)Lr發(fā)射機到天線之間的饋線損耗衛(wèi)星通信鏈路5.衛(wèi)星通信中的噪聲與干擾

1)噪聲

衛(wèi)星通信系統(tǒng)是以大氣作為傳輸介質來完成地球站與衛(wèi)星轉發(fā)器之間的信息交互的。由于其傳輸路徑長，接收機所接收的信號功率非常弱，因此對噪聲非常敏感。（1）熱噪聲

系統(tǒng)中的任何器件和設備工作時，都會給系統(tǒng)引入熱噪聲，其功率為N=KTB，與數(shù)字微波中的噪聲功率的形式相同。K：波爾茲曼常數(shù)1.38×10-23；T：絕對溫度；B：帶寬（2）天線