衛(wèi)星通信系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)及設(shè)備操作使用與維護(hù)管理

1、衛(wèi)星通信系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)及設(shè)備操作使用與維護(hù)管理,2015年1月,培訓(xùn)目的,培訓(xùn)目的： 了解衛(wèi)星通信的基本原理 認(rèn)識(shí)系統(tǒng)中衛(wèi)星通信的相關(guān)設(shè)備 掌握建立衛(wèi)星通信的操作，能夠根據(jù)需求快速建立衛(wèi)星通信 能夠排除衛(wèi)星通信過(guò)程中的常見(jiàn)故障,培訓(xùn)內(nèi)容,衛(wèi)星通信基本原理 系統(tǒng)內(nèi)衛(wèi)星通信設(shè)備 衛(wèi)星通信設(shè)備操作 常見(jiàn)故障及排除方法,培訓(xùn)內(nèi)容,衛(wèi)星通信基本原理 系統(tǒng)內(nèi)衛(wèi)星通信設(shè)備 衛(wèi)星通信設(shè)備操作 常見(jiàn)故障及排除方法,一、衛(wèi)星通信基本原理,本系統(tǒng)衛(wèi)星通信的用途： 在衛(wèi)星地球站（固定地面站和衛(wèi)星通信車(chē)）之間建立基于ip的通信鏈路?？梢詫⑿l(wèi)星通信部分想象成一根網(wǎng)線。所有通過(guò)衛(wèi)星通信的設(shè)備必須是基于ip通信的。 音視頻信號(hào)

2、需要音視頻編解碼器來(lái)傳輸。 電話和傳真信號(hào)需要voip的語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)來(lái)傳輸。,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星通信系統(tǒng)： 衛(wèi)星通信簡(jiǎn)單地說(shuō)就是地球上（包括地面和低層大氣中）的無(wú)線電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。 衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是：通信范圍大；只要在衛(wèi)星發(fā)射的電波所覆蓋的范圍內(nèi)，從任何兩點(diǎn)之間都可進(jìn)行通信；不易受陸地災(zāi)害的影響（可靠性高）；只要設(shè)置地球站電路即可開(kāi)通（開(kāi)通電路迅速）；同時(shí)可在多處接收，能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)廣播、多址通信（多址特點(diǎn)）。,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星通信系統(tǒng)：,一、衛(wèi)星通信基本原理,地球同步衛(wèi)星： 地球同步衛(wèi)星即地球同步軌道衛(wèi)星，又稱(chēng)對(duì)地靜止

3、衛(wèi)星，是運(yùn)行在地球同步軌道上的人造衛(wèi)星，星距離地球的高度約為36000 km，衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同、運(yùn)行軌道為位于地球赤道平面上圓形軌道、運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間相等，即23時(shí)56分4秒，衛(wèi)星在軌道上的繞行速度約為3.1公里/秒，其運(yùn)行角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度。在地球同步軌道上布設(shè)3顆通訊衛(wèi)星，即可實(shí)現(xiàn)除兩極外的全球通訊。,一、衛(wèi)星通信基本原理,地球同步衛(wèi)星：,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星通信頻率范圍：,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾：,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾： 1、星蝕 所有靜止衛(wèi)星在每年春分和秋分前后各23天中，當(dāng)星下點(diǎn)（衛(wèi)星與地心連線同地球表面

4、的交點(diǎn)）進(jìn)入當(dāng)?shù)貢r(shí)間午夜前后，衛(wèi)星、地球和太陽(yáng)共處在一條直線上，衛(wèi)星進(jìn)入地球陰影區(qū)而造成星蝕；此時(shí)衛(wèi)星的太陽(yáng)能電池不能正常工作，星載電池只能維持衛(wèi)星自轉(zhuǎn)而不能支持轉(zhuǎn)發(fā)器正常工作。衛(wèi)星位置西移1，星蝕開(kāi)始時(shí)間可推遲4分鐘，東移1則可提前4分鐘。,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾： 2、日凌 在每年春分秋分前后，當(dāng)衛(wèi)星星下點(diǎn)進(jìn)入當(dāng)?shù)刂形缜昂髸r(shí)，衛(wèi)星處在太陽(yáng)和地球中間，天線在對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的同時(shí)也會(huì)對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，會(huì)因接收到強(qiáng)大的太陽(yáng)熱噪聲而使通信無(wú)法進(jìn)行，稱(chēng)為日凌中斷（每次延續(xù)約6天）；月亮也會(huì)引起類(lèi)似問(wèn)題，但其噪聲比太陽(yáng)小的多，不會(huì)造成中斷。每天出現(xiàn)中斷的最長(zhǎng)時(shí)間與天線口徑、工作頻率有關(guān)。,一、衛(wèi)星

5、通信基本原理,衛(wèi)星通信系統(tǒng)的時(shí)延： 一條單跳的衛(wèi)星通信線路，由發(fā)送端到接收端的單程傳輸時(shí)延為： t=上行下行空間傳輸路徑距離和/c（其中：c為電波在自由空間的傳播速度） 當(dāng)衛(wèi)星為靜止衛(wèi)星時(shí)，空間傳輸距離和最小為35786.6公里，最大為41679.4公里，一般取40000公里的約值 單程時(shí)延一般取0.27秒，雙程取0.54秒,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星天線的種類(lèi)： 車(chē)載衛(wèi)星天線一般分為“靜中通”和“動(dòng)中通”兩種。 動(dòng)中通衛(wèi)星移動(dòng)通信是指載體在移動(dòng)過(guò)程中仍能通過(guò)同步衛(wèi)星保持正常的通信聯(lián)絡(luò)。 靜中通衛(wèi)星通信指在車(chē)輛靜止后建立衛(wèi)星通信鏈路的方式。,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星天線的運(yùn)動(dòng)方式： 衛(wèi)星天線

6、在對(duì)星時(shí)有3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方式，分別為“俯仰”、“方位”和“極化”。衛(wèi)星天線在對(duì)星過(guò)程中，需要通過(guò)衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位自己在地球上的經(jīng)緯度，然后通過(guò)該經(jīng)緯度計(jì)算自己和衛(wèi)星之間的位置關(guān)系，我們現(xiàn)在對(duì)的衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星，它的緯度肯定是0，我們只需要知道衛(wèi)星的經(jīng)度，即可計(jì)算出我們的天線需要調(diào)整到一個(gè)什么角度來(lái)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星天線的方位角： 方位角如下圖所示，指的是衛(wèi)星地面的接收點(diǎn)和天上衛(wèi)星之間的一個(gè)偏離角度。對(duì)應(yīng)同一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星地面站的經(jīng)度不同，對(duì)應(yīng)的方位角也不同。,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星天線的俯仰角： 俯仰角如下圖所示，指的是衛(wèi)星天線相對(duì)于地平線需要抬起的一個(gè)偏離角度。對(duì)應(yīng)同一顆衛(wèi)

7、星，衛(wèi)星地面站的緯度不同，對(duì)應(yīng)的俯仰角也不同。,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星天線的極化： 衛(wèi)星信號(hào)的極化方式有兩類(lèi)：一種是線極化，一種是圓極化。其中在線極化方式下又分為水平極化和垂直極化；在圓極化方式下又分左旋圓極化和右旋圓極化。 衛(wèi)星通信中常用的垂直極化（v）和水平線極化（h）的接收方式。,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星通信的基本原理： 衛(wèi)星系統(tǒng)的工作頻率一般都在ku波段或者c波段，由于這些波段的頻率太高，能夠在這么高的頻率下進(jìn)行調(diào)制解調(diào)的集成電路很難設(shè)計(jì)出來(lái)，因此現(xiàn)在的做法都是基帶信號(hào)在較低頻段的l波段進(jìn)行調(diào)制工作，調(diào)制完成的信號(hào)通過(guò)上變頻器將l波段的信號(hào)變?yōu)閗u或c波段的信號(hào)發(fā)出去，收到的ku

8、或c波段的信號(hào)再通過(guò)下變頻器變?yōu)閘波段的信號(hào)，l波段的信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)器解出基帶信號(hào)。,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星通信的基本原理： l波段發(fā)射頻率 + 功放的本震頻率=ku波段的發(fā)射頻率 ku波段的接收頻率 - lnb的本震頻率=l波段的接收頻率 本震頻率是設(shè)備固有的頻率，在中國(guó)范圍內(nèi)，功放的本震頻率一般為13050mhz，lnb的本震頻率一般為11300mhz,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星通信的基本原理：,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星通信的基本原理： 上圖中，“基帶處理（bdu）”、“中頻調(diào)制（m）”和“解調(diào)器（dem）”的功能是由“衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器”實(shí)現(xiàn)的；“上變頻器（uc）”、“高功率放大器（hp

9、a）”的功能是由“功放”實(shí)現(xiàn)的；“低噪聲放大器（lna）”和“下變頻器（dc）”的功能是由“l(fā)nb”實(shí)現(xiàn)的。,一、衛(wèi)星通信基本原理,供電方式和時(shí)鐘參考方式： 功放和lnb都有不同的供電方式，其中l(wèi)nb可由天線控制器供電，也可由衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器供電，功放可以由外接電源供電，也可由衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器供電，不同的供電方式在衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器內(nèi)需要不同的設(shè)置。 功放和lnb都有不同的時(shí)鐘參考方式，如果由設(shè)備本身自己提供時(shí)鐘參考源，叫做“內(nèi)參考”，如果需要外部提供時(shí)鐘信號(hào)源，叫做“外參考”，外參考的時(shí)鐘參考源一般均為衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器。,一、衛(wèi)星通信基本原理,衛(wèi)星通信的建立過(guò)程： 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信建立過(guò)程比較簡(jiǎn)單，在這種組

10、網(wǎng)方式下，只有兩個(gè)衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器可以互通，雙方只要設(shè)置好了收發(fā)頻率和對(duì)應(yīng)的各類(lèi)參數(shù)就可以建立通信，通信建立速度快。,培訓(xùn)內(nèi)容,衛(wèi)星通信基本原理 系統(tǒng)內(nèi)衛(wèi)星通信設(shè)備 衛(wèi)星通信設(shè)備操作 常見(jiàn)故障及排除方法,二、衛(wèi)星通信設(shè)備,衛(wèi)星通信設(shè)備： 系統(tǒng)內(nèi)的衛(wèi)星通信設(shè)備有： 1、衛(wèi)星天線 2、衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器 3、lnb（低噪聲放大器） 4、功放,二、衛(wèi)星通信設(shè)備,衛(wèi)星通信設(shè)備： 1、衛(wèi)星天線：分靜中通和動(dòng)中通兩種，靜中通分手動(dòng)對(duì)星和自動(dòng)對(duì)星兩種。天線口徑有4.5米、1.8米、0.9米三種。 固定地面站天線為4.5米靜中通手動(dòng)天線。 中型信息處理車(chē)為1.8米靜中通自動(dòng)天線。 小型信息處理車(chē)a為0.9米動(dòng)中通自

11、動(dòng)天線。,二、衛(wèi)星通信設(shè)備,4.5米靜中通手動(dòng),二、衛(wèi)星通信設(shè)備,1.8米靜中通自動(dòng),二、衛(wèi)星通信設(shè)備,0.9米動(dòng)中通自動(dòng),二、衛(wèi)星通信設(shè)備,2、衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器： comtech公司的cdm-570l 諾達(dá)公司的idu5000/idu2000 不同廠家的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器不能互通。 cdm-570l用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，同一時(shí)間只能兩點(diǎn)進(jìn)行通信。 idu5000/idu2000用于多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信，通信時(shí)必須由配置了特殊板卡的idu5000作為主站，其它idu5000/idu2000作為子站進(jìn)行通信。即使只有兩個(gè)點(diǎn)通信，也要有主站。,二、衛(wèi)星通信設(shè)備,cdm-570l 基本設(shè)置都通過(guò)前面板的按鍵進(jìn)行控制。,

12、二、衛(wèi)星通信設(shè)備,3、lnb 系統(tǒng)中用的均是外參考lnb 4、功放 靜中通天線（地面站和中型信息處理車(chē)）使用的均是40w功放，動(dòng)中通（小型信息處理車(chē)）使用的是80w功放。,二、衛(wèi)星通信設(shè)備,功放和lnb,二、衛(wèi)星通信設(shè)備,5、連接線纜、接頭 同軸線纜、軟波導(dǎo)。 4、頻譜儀 頻譜儀， cetc41 av5264。頻譜儀是一個(gè)輔助工具，用于查看當(dāng)前衛(wèi)星系統(tǒng)的收發(fā)狀態(tài)。,培訓(xùn)內(nèi)容,衛(wèi)星通信基本原理 系統(tǒng)內(nèi)衛(wèi)星通信設(shè)備 衛(wèi)星通信設(shè)備操作 常見(jiàn)故障及排除方法,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,衛(wèi)星天線的操作： 4.5米靜中通手動(dòng)衛(wèi)星天線，對(duì)星后不需要操作。 1.8米靜中通自動(dòng)天線和0.9米動(dòng)中通自動(dòng)天線通過(guò)天線控制

13、器進(jìn)行對(duì)星操作。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,靜中通衛(wèi)星天線的操作： 1、系統(tǒng)加電：將天線控制單元“電源”按鈕上扳，出現(xiàn)軟件版本和地址后啟動(dòng)完成。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,靜中通衛(wèi)星天線的操作： 2、按“確定”鍵，液晶面板顯示“請(qǐng)確認(rèn)上次工作至今是否移動(dòng)位置”，如果車(chē)輛沒(méi)有移動(dòng)位置，選擇“回退按鈕”，反之選擇“確認(rèn)按鈕”，如下所示,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,靜中通衛(wèi)星天線的操作： 3、按“確認(rèn)”鍵，選擇“自動(dòng)對(duì)星”，按“確認(rèn)”鍵，開(kāi)始自動(dòng)對(duì)星,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,靜中通衛(wèi)星天線的操作： 4、天線開(kāi)始由高速到低速轉(zhuǎn)動(dòng)，電壓值逐漸變化，當(dāng)“鎖定”等常綠時(shí)表示鎖定，按“回退”鍵停止尋星,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,

14、靜中通衛(wèi)星天線的操作： 4、天線開(kāi)始由高速到低速轉(zhuǎn)動(dòng)，電壓值逐漸變化，當(dāng)“鎖定”等常綠時(shí)表示鎖定，按“回退”鍵停止尋星,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,靜中通衛(wèi)星天線的操作： 注：由于本系統(tǒng)所用lnb為外參且需要外部供電，所以對(duì)星過(guò)程中要確保由諾達(dá)貓或570其中之一給lnb供18v直流電壓和10m參考信號(hào)，否則天線會(huì)一直鎖不到星。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,靜中通衛(wèi)星天線的操作： 5、在鎖定狀態(tài)下，按“確認(rèn)”鍵，通過(guò)上下鍵將光標(biāo)移動(dòng)到“自動(dòng)收藏”，按“確認(rèn)”鍵。確認(rèn)天線周?chē)鷽](méi)有障礙物遮擋后，選擇“確認(rèn)”鍵，天線開(kāi)始自動(dòng)收藏，收藏完畢后關(guān)閉天線控制器電源。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,動(dòng)中通衛(wèi)星天線的操作： 1、系

15、統(tǒng)加電：將天線控制單元“伺服”“電源”按鈕上扳。產(chǎn)品信息完成后，進(jìn)入系統(tǒng)初始化界面，控制軟件開(kāi)始執(zhí)行系統(tǒng)初始化工作,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,動(dòng)中通衛(wèi)星天線的操作： 2、系統(tǒng)初始化工作全部完成后，伺服、北斗和慣導(dǎo)初始化狀態(tài)顯示“完成”，如下，隨后控制軟件自動(dòng)進(jìn)入?yún)?shù)和狀態(tài)顯示界面。 注：在系統(tǒng)初始化過(guò)程中，用戶(hù)不能按【回退】鍵終止系統(tǒng)初始化過(guò)程，否則，天線伺服系統(tǒng)有可能無(wú)法正常工作；慣導(dǎo)初始化過(guò)程必須在靜止環(huán)境下進(jìn)行，所以在慣導(dǎo)的初始化完成前車(chē)輛不能開(kāi)動(dòng)。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,動(dòng)中通衛(wèi)星天線的操作： 3、在“參數(shù)和狀態(tài)”顯示界面，按“確認(rèn)”鍵進(jìn)入菜單選擇界面。菜單項(xiàng)下方有兩行提示信息，第一行顯示

16、了當(dāng)前使用的衛(wèi)星編號(hào)、衛(wèi)星經(jīng)度和極化方式，第二行時(shí)操作提示信息“確認(rèn)鍵開(kāi)始跟蹤”，再次狀態(tài)，用戶(hù)按“確認(rèn)”鍵天線將開(kāi)始執(zhí)行自動(dòng)跟蹤，控制軟件進(jìn)入自動(dòng)跟蹤界面，如圖。若極化為完成初始化，則提示“極化尚未初始化”此時(shí)不能執(zhí)行自動(dòng)跟蹤。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,動(dòng)中通衛(wèi)星天線的操作： 自動(dòng)跟蹤分為三個(gè)階段，分別是捕獲、搜索和執(zhí)行。捕獲是從跟蹤啟動(dòng)時(shí)刻的角度轉(zhuǎn)動(dòng)到目標(biāo)角度的過(guò)程，屏幕最下行顯示提示信息“跟蹤：捕獲中?！薄Ｋ阉魇侵溉绻炀€到達(dá)目標(biāo)角度后，接收機(jī)未鎖定，則天線在目標(biāo)角度附近往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，搜索衛(wèi)星信號(hào)，直到接收機(jī)鎖定，屏幕最下行顯示提示信息“跟蹤：搜索中”。執(zhí)行是指接收機(jī)已鎖定，天線開(kāi)始執(zhí)行單脈沖

17、跟蹤，屏幕最下行顯示提示信息“跟蹤：執(zhí)行中”。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,動(dòng)中通衛(wèi)星天線的操作： 如果在跟蹤過(guò)程中，衛(wèi)星信號(hào)收到遮擋，接收機(jī)失鎖，則顯示“跟蹤：保持中”，此時(shí)控制軟件控制天線保持指向在丟星時(shí)刻的地理角度，這樣，在出遮擋區(qū)后，天線能立刻接收到衛(wèi)星信號(hào)，重新執(zhí)行自動(dòng)跟蹤。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器cdm-570l的操作： cdm-570l的操作主要依靠設(shè)備前面板的6個(gè)鍵來(lái)完成，6個(gè)鍵分別為上下左右和“enter”“clear”。其中左右鍵用來(lái)選擇某一菜單項(xiàng)，上下鍵用來(lái)修改某些項(xiàng)的數(shù)值?！癳nter”鍵表示確認(rèn)，“clear”鍵表示返回上一層菜單。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,衛(wèi)星

18、調(diào)制解調(diào)器cdm-570l的操作： 1、將控制方式切換到本地手動(dòng)控制。570l啟動(dòng)后缺省不可以本地修改參數(shù)，需要手動(dòng)將參數(shù)修改方式改為本地修改，具體如下： 等待cdm-570l完啟動(dòng)完畢后，按“enter”，選擇“config”，然后通過(guò)左右鍵選中“rem”，按“enter”確認(rèn)；再通過(guò)左右鍵選中“l(fā)ocal”，按“enter”確認(rèn)；然后按“clear”返回上一層菜單。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器cdm-570l的操作： 2、修改收發(fā)頻率 從主菜單進(jìn)入“tx”-“fre”，設(shè)置好發(fā)射頻率后，按“enter”確認(rèn)。從主菜單進(jìn)入“rx”-“fre”，設(shè)置好接收頻率后，按“enter”確認(rèn)

19、。設(shè)置過(guò)程中遇到數(shù)字，可按上下鍵進(jìn)行修改。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器cdm-570l的操作： 3、修改收發(fā)帶寬 從主菜單進(jìn)入“tx”-“data”，設(shè)置好發(fā)射帶寬后，按“enter”確認(rèn)。從主菜單進(jìn)入“rx”-“data”，設(shè)置好接收帶寬后，按“enter”確認(rèn)。設(shè)置過(guò)程中遇到數(shù)字，可按上下鍵進(jìn)行修改。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器cdm-570l的操作： 4、“打開(kāi)/關(guān)閉”調(diào)制解調(diào)器的發(fā)射 從主菜單進(jìn)入“tx”-“on/off”，選擇“on”，按“enter”確認(rèn)。選擇“off” 可關(guān)閉發(fā)射。 確定可以發(fā)射后，將衛(wèi)星功放電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)，給衛(wèi)星功放加電。平時(shí)不用時(shí)切記關(guān)閉功放電源開(kāi)關(guān)。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器cdm-570l的操作： 5、觀察接收狀態(tài) 從主菜單進(jìn)入“rx-moni”-“rx-paremiter”，按“enter”確認(rèn)?？娠@示調(diào)制解調(diào)器當(dāng)前接收電平值，數(shù)越大，表示接收信號(hào)越好，一般3以上即可以使用，如信號(hào)太低，可要求對(duì)方調(diào)高發(fā)射電平值。,三、衛(wèi)星通信設(shè)備操作,衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器cdm-570l的操作： 6、調(diào)整發(fā)射電平 通過(guò)調(diào)整“tx”下