卫星通信系统基础知识及设备操作使用与维护管理ppt课件.ppt

卫星通信系统基础知识及设备操作使用与维护管理 2015年1月 培训目的 培训目的 了解卫星通信的基本原理认识系统中卫星通信的相关设备掌握建立卫星通信的操作 能够根据需求快速建立卫星通信能够排除卫星通信过程中的常见故障 培训内容 卫星通信基本原理系统内卫星通信设备卫星通信设备操作常见故障及排除方法 培训内容 卫星通信基本原理系统内卫星通信设备卫星通信设备操作常见故障及排除方法 一 卫星通信基本原理 本系统卫星通信的用途 在卫星地球站 固定地面站和卫星通信车 之间建立基于IP的通信链路 可以将卫星通信部分想象成一根网线 所有通过卫星通信的设备必须是基于IP通信的 音视频信号需要音视频编解码器来传输 电话和传真信号需要VOIP的语音网关来传输 一 卫星通信基本原理 卫星通信系统 卫星通信简单地说就是地球上 包括地面和低层大气中 的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信 卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成 卫星通信的特点是 通信范围大 只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内 从任何两点之间都可进行通信 不易受陆地灾害的影响 可靠性高 只要设置地球站电路即可开通 开通电路迅速 同时可在多处接收 能经济地实现广播 多址通信 多址特点 一 卫星通信基本原理 卫星通信系统 一 卫星通信基本原理 地球同步卫星 地球同步卫星即地球同步轨道卫星 又称对地静止卫星 是运行在地球同步轨道上的人造卫星 星距离地球的高度约为36000km 卫星的运行方向与地球自转方向相同 运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道 运行周期与地球自转一周的时间相等 即23时56分4秒 卫星在轨道上的绕行速度约为3 1公里 秒 其运行角速度等于地球自转的角速度 在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星 即可实现除两极外的全球通讯 一 卫星通信基本原理 地球同步卫星 一 卫星通信基本原理 卫星通信频率范围 一 卫星通信基本原理 卫星通信系统的干扰 一 卫星通信基本原理 卫星通信系统的干扰 1 星蚀所有静止卫星在每年春分和秋分前后各23天中 当星下点 卫星与地心连线同地球表面的交点 进入当地时间午夜前后 卫星 地球和太阳共处在一条直线上 卫星进入地球阴影区而造成星蚀 此时卫星的太阳能电池不能正常工作 星载电池只能维持卫星自转而不能支持转发器正常工作 卫星位置西移1 星蚀开始时间可推迟4分钟 东移1 则可提前4分钟 一 卫星通信基本原理 卫星通信系统的干扰 2 日凌在每年春分秋分前后 当卫星星下点进入当地中午前后时 卫星处在太阳和地球中间 天线在对准卫星的同时也会对准太阳 会因接收到强大的太阳热噪声而使通信无法进行 称为日凌中断 每次延续约6天 月亮也会引起类似问题 但其噪声比太阳小的多 不会造成中断 每天出现中断的最长时间与天线口径 工作频率有关 一 卫星通信基本原理 卫星通信系统的时延 一条单跳的卫星通信线路 由发送端到接收端的单程传输时延为 t 上行下行空间传输路径距离和 C 其中 C为电波在自由空间的传播速度 当卫星为静止卫星时 空间传输距离和最小为35786 6公里 最大为41679 4公里 一般取40000公里的约值单程时延一般取0 27秒 双程取0 54秒 一 卫星通信基本原理 卫星天线的种类 车载卫星天线一般分为 静中通 和 动中通 两种 动中通卫星移动通信是指载体在移动过程中仍能通过同步卫星保持正常的通信联络 静中通卫星通信指在车辆静止后建立卫星通信链路的方式 一 卫星通信基本原理 卫星天线的运动方式 卫星天线在对星时有3个转动方式 分别为 俯仰 方位 和 极化 卫星天线在对星过程中 需要通过卫星定位系统定位自己在地球上的经纬度 然后通过该经纬度计算自己和卫星之间的位置关系 我们现在对的卫星是地球同步卫星 它的纬度肯定是0 我们只需要知道卫星的经度 即可计算出我们的天线需要调整到一个什么角度来对准卫星 一 卫星通信基本原理 卫星天线的方位角 方位角如下图所示 指的是卫星地面的接收点和天上卫星之间的一个偏离角度 对应同一颗卫星 卫星地面站的经度不同 对应的方位角也不同 一 卫星通信基本原理 卫星天线的俯仰角 俯仰角如下图所示 指的是卫星天线相对于地平线需要抬起的一个偏离角度 对应同一颗卫星 卫星地面站的纬度不同 对应的俯仰角也不同 一 卫星通信基本原理 卫星天线的极化 卫星信号的极化方式有两类 一种是线极化 一种是圆极化 其中在线极化方式下又分为水平极化和垂直极化 在圆极化方式下又分左旋圆极化和右旋圆极化 卫星通信中常用的垂直极化 V 和水平线极化 H 的接收方式 一 卫星通信基本原理 卫星通信的基本原理 卫星系统的工作频率一般都在KU波段或者C波段 由于这些波段的频率太高 能够在这么高的频率下进行调制解调的集成电路很难设计出来 因此现在的做法都是基带信号在较低频段的L波段进行调制工作 调制完成的信号通过上变频器将L波段的信号变为KU或C波段的信号发出去 收到的KU或C波段的信号再通过下变频器变为L波段的信号 L波段的信号经过解调器解出基带信号 一 卫星通信基本原理 卫星通信的基本原理 L波段发射频率 功放的本震频率 KU波段的发射频率KU波段的接收频率 LNB的本震频率 L波段的接收频率本震频率是设备固有的频率 在中国范围内 功放的本震频率一般为13050MHz LNB的本震频率一般为11300MHz 一 卫星通信基本原理 卫星通信的基本原理 一 卫星通信基本原理 卫星通信的基本原理 上图中 基带处理 BDU 中频调制 M 和 解调器 DEM 的功能是由 卫星调制解调器 实现的 上变频器 UC 高功率放大器 HPA 的功能是由 功放 实现的 低噪声放大器 LNA 和 下变频器 DC 的功能是由 LNB 实现的 一 卫星通信基本原理 供电方式和时钟参考方式 功放和LNB都有不同的供电方式 其中LNB可由天线控制器供电 也可由卫星调制解调器供电 功放可以由外接电源供电 也可由卫星调制解调器供电 不同的供电方式在卫星调制解调器内需要不同的设置 功放和LNB都有不同的时钟参考方式 如果由设备本身自己提供时钟参考源 叫做 内参考 如果需要外部提供时钟信号源 叫做 外参考 外参考的时钟参考源一般均为卫星调制解调器 一 卫星通信基本原理 卫星通信的建立过程 点对点通信建立过程比较简单 在这种组网方式下 只有两个卫星调制解调器可以互通 双方只要设置好了收发频率和对应的各类参数就可以建立通信 通信建立速度快 培训内容 卫星通信基本原理系统内卫星通信设备卫星通信设备操作常见故障及排除方法 二 卫星通信设备 卫星通信设备 系统内的卫星通信设备有 1 卫星天线2 卫星调制解调器3 LNB 低噪声放大器 4 功放 二 卫星通信设备 卫星通信设备 1 卫星天线 分静中通和动中通两种 静中通分手动对星和自动对星两种 天线口径有4 5米 1 8米 0 9米三种 固定地面站天线为4 5米静中通手动天线 中型信息处理车为1 8米静中通自动天线 小型信息处理车A为0 9米动中通自动天线 二 卫星通信设备 4 5米静中通手动 二 卫星通信设备 1 8米静中通自动 二 卫星通信设备 0 9米动中通自动 二 卫星通信设备 2 卫星调制解调器 Comtech公司的CDM 570L诺达公司的IDU5000 IDU2000不同厂家的卫星调制解调器不能互通 CDM 570L用于点对点通信 同一时间只能两点进行通信 IDU5000 IDU2000用于多点网络通信 通信时必须由配置了特殊板卡的IDU5000作为主站 其它IDU5000 IDU2000作为子站进行通信 即使只有两个点通信 也要有主站 二 卫星通信设备 CDM 570L基本设置都通过前面板的按键进行控制 二 卫星通信设备 3 LNB系统中用的均是外参考LNB4 功放静中通天线 地面站和中型信息处理车 使用的均是40W功放 动中通 小型信息处理车 使用的是80W功放 二 卫星通信设备 功放和LNB 二 卫星通信设备 5 连接线缆 接头同轴线缆 软波导 4 频谱仪频谱仪 CETC41AV5264 频谱仪是一个辅助工具 用于查看当前卫星系统的收发状态 培训内容 卫星通信基本原理系统内卫星通信设备卫星通信设备操作常见故障及排除方法 三 卫星通信设备操作 卫星天线的操作 4 5米静中通手动卫星天线 对星后不需要操作 1 8米静中通自动天线和0 9米动中通自动天线通过天线控制器进行对星操作 三 卫星通信设备操作 静中通卫星天线的操作 1 系统加电 将天线控制单元 电源 按钮上扳 出现软件版本和地址后启动完成 三 卫星通信设备操作 静中通卫星天线的操作 2 按 确定 键 液晶面板显示 请确认上次工作至今是否移动位置 如果车辆没有移动位置 选择 回退按钮 反之选择 确认按钮 如下所示 三 卫星通信设备操作 静中通卫星天线的操作 3 按 确认 键 选择 自动对星 按 确认 键 开始自动对星 三 卫星通信设备操作 静中通卫星天线的操作 4 天线开始由高速到低速转动 电压值逐渐变化 当 锁定 等常绿时表示锁定 按 回退 键停止寻星 三 卫星通信设备操作 静中通卫星天线的操作 4 天线开始由高速到低速转动 电压值逐渐变化 当 锁定 等常绿时表示锁定 按 回退 键停止寻星 三 卫星通信设备操作 静中通卫星天线的操作 注 由于本系统所用LNB为外参且需要外部供电 所以对星过程中要确保由诺达猫或570其中之一给LNB供18V直流电压和10M参考信号 否则天线会一直锁不到星 三 卫星通信设备操作 静中通卫星天线的操作 5 在锁定状态下 按 确认 键 通过上下键将光标移动到 自动收藏 按 确认 键 确认天线周围没有障碍物遮挡后 选择 确认 键 天线开始自动收藏 收藏完毕后关闭天线控制器电源 三 卫星通信设备操作 动中通卫星天线的操作 1 系统加电 将天线控制单元 伺服 电源 按钮上扳 产品信息完成后 进入系统初始化界面 控制软件开始执行系统初始化工作 三 卫星通信设备操作 动中通卫星天线的操作 2 系统初始化工作全部完成后 伺服 北斗和惯导初始化状态显示 完成 如下 随后控制软件自动进入参数和状态显示界面 注 在系统初始化过程中 用户不能按 回退 键终止系统初始化过程 否则 天线伺服系统有可能无法正常工作 惯导初始化过程必须在静止环境下进行 所以在惯导的初始化完成前车辆不能开动 三 卫星通信设备操作 动中通卫星天线的操作 3 在 参数和状态 显示界面 按 确认 键进入菜单选择界面 菜单项下方有两行提示信息 第一行显示了当前使用的卫星编号 卫星经度和极化方式 第二行时操作提示信息 确认键开始跟踪 再次状态 用户按 确认 键天线将开始执行自动跟踪 控制软件进入自动跟踪界面 如图 若极化为完成初始化 则提示 极化尚未初始化 此时不能执行自动跟踪 三 卫星通信设备操作 动中通卫星天线的操作 自动跟踪分为三个阶段 分别是捕获 搜索和执行 捕获是从跟踪启动时刻的角度转动到目标角度的过程 屏幕最下行显示提示信息 跟踪 捕获中 搜索是指如果天线到达目标角度后 接收机未锁定 则天线在目标角度附近往复转动 搜索卫星信号 直到接收机锁定 屏幕最下行显示提示信息 跟踪 搜索中 执行是指接收机已锁定 天线开始执行单脉冲跟踪 屏幕最下行显示提示信息 跟踪 执行中 三 卫星通信设备操作 动中通卫星天线的操作 如果在跟踪过程中 卫星信号收到遮挡 接收机失锁 则显示 跟踪 保持中 此时控制软件控制天线保持指向在丢星时刻的地理角度 这样 在出遮挡区后 天线能立刻接收到卫星信号 重新执行自动跟踪 三 卫星通信设备操作 卫星调制解调器CDM 570L的操作 CDM 570L的操作主要依靠设备前面板的6个键来完成 6个键分别为上下左右和 ENTER CLEAR 其中左右键用来选择某一菜单项 上下键用来修改某些项的数值 ENTER 键表示确认 CLEAR 键表示返回上一层菜单 三 卫星通信设备操作 卫星调制解调器CDM 570L的操作 1 将控制方式切换到本地手动控制 570L启动后缺省不可以本地修改参数 需要手动将参数修改方式改为本地修改 具体如下 等待CDM 570L完启动完毕后 按 ENTER 选择 CONFIG 然后通过左右键选中 REM 按 ENTER 确认 再通过左右键选中 LOCAL 按 ENTER 确认 然后按 CLEAR 返回上一层菜单 三 卫星通信设备操作 卫星调制解调器CDM 570L的操作 2 修改收发频率从主菜单进入 TX FRE 设置好发射频率后 按 ENTER 确认 从主菜单进入 RX FRE 设置好接收频率后 按 ENTER 确认 设置过程中遇到数字 可按上下键进行修改 三 卫星通信设备操作 卫星调制解调器CDM 570L的操作 3 修改收发带宽从主菜单进入 TX DATA 设置好发射带宽后 按 ENTER 确认 从主菜单进入 RX DATA 设置好接收带宽后 按 ENTER 确认 设置过程中遇到数字 可按上下键进行修改 三 卫星通信设备操作 卫星调制解调器CDM 570L的操作 4 打开 关闭 调制解调器的发射从主菜单进入 TX ON OFF 选择 ON 按 ENTER 确认 选择 OFF 可关闭发射 确定可以发射后 将卫星功放电源开关打开 给卫星功放加电 平时不用时切记关闭功放电源开关 三 卫星通信设备操作 卫星调制解调器CDM 570L的操作 5 观察接收状态从主菜单进入 RX MONI RX PAREMITER 按 ENTER 确认 可显示调制解调器当前接收电平值 数越大 表示接收信号越好 一般3以上即可以使用 如信号太低 可要求对方调高发射电平值 三 卫星通信设备操作 卫星调制解调器CDM 570L的操作 6 调整发射电平通过调整 TX 下的 P