第1章卫星通信系统概述汇总.ppt

1、卫星通信、课程介绍课程名称：卫星通信课程2: 32周：4课程特性：专业选择性课程本课程为教科工程、计算机通信、无线技术等专业高年级学生提供卫星通信系统的构成、原理、技术基础知识的课程。课程特征解释了卫星通信的基本原理，着重于基本概念和原理，对复杂的数学进行了一些推导。课程概况，课程成绩计算，平时成绩：30(上半场考试和作业各15个)期末考试：70，通信：在两个以上的位置发送、接收和处理信息。有线通信：光纤、电缆、明线无线通信：短波/超短波通信、电磁波系统、地面移动通信、卫星通信是个人通信网络的组成部分，是地面通信网络的补充。卫星通信，卫星通信的概念卫星通信利用通信卫星转发器，实现地球站(或掌上

2、终端)之间或地球站和宇宙飞船之间的无线通信。教材和参考书、朱立东等、卫星通信概论(第3版)、北京：电子产业出版社，2009年11月第一次印刷(卫星通信课程教材)Dennis roddy . satellite communication s。the McGraw-hill companies，Inc .2002(Tsinghua university press)Timothy Pratt，Charles bostian and Jeremy alln utt 假设卫星通信的发展历史7、通信卫星的分类8、卫星通信的研究动态9、卫星通信的应用、1、卫星轨道、地球是无视太阳、月亮和其他行星的重力而

3、均匀分布的球体体的卫星运动遵循开普勒三大定律。 开普勒定律开普勒第一定律：人造卫星围绕地球中心的焦点展开椭圆运动。轨道平面的极坐标为：图1椭圆轨道的示意图，开普勒第二定律：人造卫星与地球中心的连接等于同时被席卷的面积。v是卫星在轨道上的瞬时速度。其中a是椭圆轨道的二分之一轴，r是从卫星到地球中心的距离。u是开普勒常数，u值为398601.58*109m3/s2，开普勒第三定律：卫星运行周期的平方与轨道半主轴的3次方成正比。u是开普勒常数，u值为398601.58 109m3/s2。(1)地球非球面的扰动，使卫星的轨道面围绕地轴慢慢旋转近点位置的变化，(2)影响大气阻力的卫星轨道的远点位置减少，

4、长轴缩短。也就是说，运行周期缩短偏心率下降，轨道变得更圆，卫星轨道是地球形状的不规则大气阻力，太阳和月亮的引力摄动，其次，卫星通信系统的构成主要是卫星本身。恒星包括两个主要子系统：航天器设备和卫星母体。地面分段的典型地面部分地面卫星控制中心(SCC，Satellite control center)及其跟踪、遥测和指挥站(TTC，tracking，telemetry and command station)用户段：多种用户终端；第三，卫星通信的业务类型；国际电信联盟(Itu)是固定卫星业务固定卫星业务灵活服务(FSS)移动卫星业务MSS(MSS)吸收损失在22和60GHz下是最好的。卫星通信频

5、带：目前常用的频带是l、s、c、x、Ku和Ka。l波段：12GHZ，通常为MSS的1.6/1.5G(上行链路/下行链路)，GEO卫星测量和控制。s波段：用于MSS的24GHz，GEO卫星测量和控制。c波段：用于到FSS和MSS的馈电链接的47GHz。ku频带：1218GHz，适用于FSS，BSS。ka波段：用于FSS的2040GHz，MSS。此外，VHF、UHF用于低轨小型卫星通信。VHF频带：0.10.3GHz，移动和导航服务UHF频带：0.31.0GHz，移动和导航服务的更高频带q频带：36.046.0GHz，v频带：46.056.0GHz，大气吸收额外损失和频率关系，5，卫星通信特性中低

6、轨道星座系统可以实现全球适用范围。可用频带宽度：150mhz到30g Hz (ka频带)。现在开始开发q，v波段(4050GHz)。简单网络路由：旁路复杂的地面“网络云”。跨国企业专网。网络建设速度，成本低：除了车站建设外，不需要地面工程。运营维护成本低。系统集成服务，便于引入新业务：集成业务提供商将帮助系统为每个地区提供一定的服务。在中国，卫星通信的特殊位置、广阔人口众多地区的不平衡发展中国约60个地区是海洋、山、沙漠、草原等地面网络的盲点。通信的困难大部分是人们生存的绊脚石。卫星通信对地面通信网的终端费用高，终端价格高，因此卫星通信的市场定位应与地面通信网的扩展相补充。主要为地面通信网复盖

7、不了的地区和有特殊通信需求的人群、卫星复盖范围大、地面蜂窝网络复盖范围外的用户提供更经济的移动通信服务“星湾用户”结合边远地区通信服务、企业专用网、洲际通信、国防通信、地面通信网，解决广域无缝复盖范围，卫星移动通信系统扩大地面移动通信的地理和业务复盖范围，提供传统的移动通信业务，以及航空。地面移动通信网主要集中在工作量大的应用环境中，而卫星移动通信系统最适合工作量小的地区、航海、航空、地面网络不发达地区的应用环境，如果地面网络过载或出现故障，则用作迂回网络。卫星移动通信和地面移动通信，6，世界卫星通信发展历史，1945年，Clarke a.c .发射了前苏联1957年世界第一颗卫星Sputni

8、k，1963年美国发射了世界第一颗同步轨道卫星syncom，1964年INTERSAT创立的1965年第一颗商业同步卫星“晨鸟”卫星通信发展史(续)，1979年INMARSAT成立1982年开始运行国际海事卫星通信，1984年首次进入DTH系统日本，1987年进行INMARSAT地面移动卫星通信实验，19891990年将INMARSAT全球移动卫星通信事业扩大到地面和空间移动通信领域，1995年WRC向静止轨道卫星系统分配了新光谱；商业LEO卫星系统ORBCOM首次成功进行低速数据传输1998年通过LEO星座引进手机通信业务1992000年引进卫星直接广播语音服务2002005年引进宽带个人通

9、信，ka频段迅速发展，中国卫星通信的发展，中国第一颗试验卫星“东方红日”于1970年4月24日发射成功，37Kg，东方红1号，中国卫星发展史(续)，1984年8月8日成功发射了第一颗同步轨道试验通信卫星“东方红2 -1”，位于125E，携带2个重433公斤、8瓦c波段中继器，向全球光束发射，中心光束为23.4分贝。1986年2月1日，“东方红2号-2号”成功定位于103E，携带2个c频率转发器，区域椭圆光束辐射传输，重量为433公斤，中心光束34.5dBW。携带2个8W c波段转发器，全球波束发射，中央波束23.4dBW，中国卫星发展史(续)，1988年3月7日，“东方红2号甲一号”被称为“东

10、方红-1号”，“中途岛1号位于87.5E，梁中心位于101.7E，34.11N，中心梁指向36dBW”4个c波段转发器，2个8瓦，2个10瓦，通过区域椭圆光束发射。卫星重量441公斤，寿命7年。1990年2月4日，“东方红第二号甲3”被称为“东二甲基3”，“中途岛3号位于98E，梁中心指向103.23E，33.84N，中心梁36dBW”。四个c波段转发器传输到区域椭圆光束辐射。卫星重量441公斤。中国卫星发展史(续)，1991年12月28日发射了“东方红3号”，但卫星定位失败。1993年7月发射了“中星5”卫星，定位为115.5o，播放了8个地方节目。1996年7月3日，亚太1号在西昌发射中心

11、成功发射，该卫星和亚太1号位于东经134E，同c波段双极星，台湾信号覆盖强度为37dBm，接收方便。1997年5月11日，新的“东方红3号”成功发射了“中途岛6号”，新的高功率卫星搭载了24个c波段转发器，定位了125E。中国卫星发展史(续)，1998年5月30日新的“中途岛1号”发射成功。搭载ku波段的新大功率卫星携带18个c波段转发器，位于87.5E。1998年7月18日，“神野一号”发射成功。携带14个Ku波段转发器、24个C波段转发器和一对C-Ku波段互连转发器，位于110.5 E。中国卫星发展史(续)，2003年10月21日11点16分，太原卫星发射中心以“长征”4号b运载火箭成功地

12、将中国和巴西共同开发的第二颗“资源1号”卫星和中国科学院开发的“创新1号”小型卫星送入太空。火箭发射13分钟后，“资源1”卫星进入了太阳同步轨道。火箭持续飞行约40秒后，“革新一号”卫星脱离火箭进入预定轨道。中国卫星发展史(续)，2003年10月15日，神州5号在酒泉卫星发射中心成功发射。神州5号于2005年10月12日在酒泉卫星发射中心成功发射。2008年9月25日发射成功，神州5日，中国卫星发展史(续)，2006年10月29日，神野2号卫星在西昌成功发射，但指定过程中出现技术故障，太阳电池板的二次展开和通信天线展开未能完成，无法提供通信广播传输服务，2000年10月31日，12日2007年

13、2月3日，4颗北斗导航测试卫星成功发射。2007年4月14日，中国成功发射了第一颗北斗导航卫星、北斗导航测试卫星1号(北斗-1号)、中国卫星发展史(续)，2007年6月1日，神野3号卫星在西昌成功发射轨道位置：包括E125o、中国和周边国家。2008年4月25日，中国第一颗数据中继卫星“天使斯1号01星”在西昌成功发射，旨在改善卫星、宇宙飞船等宇宙飞船的数据中继及测量和控制服务，2009年4月15日，第二颗北斗卫星在西昌卫星发射中心成功发射，第三颗北斗兰导航卫星在西昌卫星发射中心成功发射，卫星通信的发展趋势。 Ku波段静止轨道卫星将保持稳定的开发，并将逐步用大容量(大约50个转发器)、高输出(

14、8000瓦至15000瓦功率)和长寿命(15年左右寿命)的新系统替换现有系统。 静止轨道卫星移动通信系统服务对象将从现有用户转移到陆地服务不足的偏远地区。Ka波段静止轨道卫星系统逐渐实用，卫星通信网从覆盖美洲大陆的echostar-Ka、ASTROLINK、PAS等窄带转换为宽带。卫星通信的发展趋势(续)，Iridium、ICO和Globalstar等窄带中低轨道卫星移动通信系统启动。为了实现超高速数据和视频电话传输，正在加紧开发预计21世纪初连续发射的超高速低轨道系统。teledes IC系统包括288颗卫星在内，在kar乐队工作，寿命设计为10年左右。小型低功耗卫星系统正在快速运行，以实现

15、E-Sat、GE American、GEMnet等低速数据传输。全球定位卫星系统将面临升级问题。中低轨道卫星系统为了适应系统对新技术开发和容量的更大要求，Iridium系统启动的卫星数量从66个增加到96个，形成了新的进化转换方案。1997年9月26日，美国FCC频率报销计划的新周期开始，q、v段系统陆续上市，企业开始申请q和v段新系统。卫星通信的发展趋势(续)，同步卫星以大容量、多波束、智能方向开发低轨卫星和地面蜂窝通信，全球个人通信小型卫星通信地面站广泛使用数字视频广播(DVB)和数字音频广播，使家庭和个人用户的多媒体通信和互联网访问微卫星、纳威星和卫星迅速发展卫星转发器的数量越来越多，至少从1个增加到48个，同时每个转发器的容量为36MHz(C波段)/54mh z(旧波段)；使用频带从c频带(6/4GHz)移动到Ku频带(14/12GHz或14/11 GHz)；随着卫星天线的增加，从第四代卫星开始，由全局波束、半球波束、区域波束、点波束组成的多波束系统逐步形成，频率多路复用次数增加。板载波束切换、卫星通信技术(续)、地面分段技术转移：低温参数放大器、速调管或twt放大器；目前：开发了全固化室温低噪声放大器和全固化功率放大器；卫星的功率持续增加，地面站逐渐变小，天线直径从30米