现代通信技术(下)4.3章卫星通信.ppt

1、、卫星通讯和网际网络、国际、国内基干网络因特尔sat15是网际网络基干网络的直接造访者DIREC PC/DIRECWAY增长温和重要，而网际网络直接造访者的模式是1995年出台的HNS公司DirecPC。 DirecPC网络是当今世界上最大的数字广播卫星网站数据库服务(DBS )系统，为用户提供不对称卫星频道数据传输，实现多种情报服务。 2001年DIRECWAY 2003年发展为北美用户15.2万人、DirecWay网络的原理，多个DirecWay站与一个主站合作，构成卫星通信网，向分布在广大地区的数千个站提供数据、声音、网络视频和其他通讯服务DirecWay网络提供点对点、点对多点、广播、

2、组播等功能。 能够整合数据、语音、网络视频、网际网络、企业内部互联网/多媒体业务等业务。、1 .静止卫星电信系统。 4.32卫星通信系统的构成由4.32.1系统构成，(1)静止卫星通讯的长处通讯距离远，且费用与通讯距离无关，其垄断面积大，可多址通信的通讯带宽宽，传输容量大，信号传输质量高，通信线路稳定可靠地建立通信线路的灵活性和机动性高，(2)静止卫星通信的短处静止卫星地球两极地区是通讯的死区，而且地球高纬度地区的通讯效果差。 有月掩星和日凌中断的现象。 有很大的信号传输时延和回波干扰作用。 目前，国际卫星通讯组织负责设立的国际卫星通信系统(INTELSAT )简称IS，利用静止卫星实现全球通

3、讯。 三颗同步卫星分别位于太平洋、印度洋和大西洋上空，它们构成的全球通讯网承担着约80%的国际通讯业务和所有国际电视转播业务。 卫星通讯的图像、卫星通信系统由地球站、通讯卫星、跟踪遥测和指令系统及监视管理系统四部分组成，地图卫星通讯线路构成，4.32.2通讯卫星构成及其工作原理通信卫星各系统构成由通信分系统、控制分系统、遥测和指令分系统、电源分系统和温控分系统5个部分组成1 .控制系统的控制系统由各种喷射推进器、各种驱动装置、各种切换开关等能够控制的调整装置、地图通讯卫星的构成、能够控制的调整装置例如各种喷射推进器、各种驱动装置、各种切换开关等构成，电源要求长时间保持一盏茶的输出，在月掩星期间

4、也使通讯卫星动作地图通讯卫星的构成，行波管功率放大器和电源系统等部分发热升温，地球上的控制站需要时常知道卫星内部设备的动作状况，有时需要用遥控指令信号控制卫星上设备的动作，地图卫星直播器的构成的分块图，5 .卫星上通讯分系统分为：中继器和卫星上天线，通讯卫星的天线系统一个是用于远程遥控、遥感、信标台信号的全向天线，接收地面指令，在地面发送遥测数据。 这种天线经常是鞭状、旋涡状、丝状、或者套管偶极子天线，射频波或者非常射频波的天线。 另一个是用于通讯的微波定向天线，根据波束宽度分为3类。 (1)全球红宝石天线：波束宽度约为1718。 (2)点波束天线：它的波束比全世界的波束窄得多，所以增益高，但

5、是发射的区域比全世界的波束小得多。 (3)区波束天线：如果地面上所需的区形状不规则，也称为区波束天线、赋形波束天线。 复盖区域可以通过修改天线反射器的形状、使用多个种子文件源从不同方向照射天线反射器、或由反射器产生多个波束来实现。、图卫星天线系统的示意图、图的各种波束赋形示意图、4.32.3地球站的结构及其工作原理1 .向地球站的技术请求发送的信号是宽带、稳定、大功率的信号，可以接收从卫星直播传输来的微弱信号。 能够传送多路电话、电报、竖中指、高速数据、电视等各种业务的信号。 性能稳定、可靠、易于维护、使用的建设成本和维护费用不太高。 (1)地球站的性能指示符质量系数(G/T) G/T表示地球

6、站的微弱信号接收能力，称为地球站的质量系数，其表示地球站接收天线的增益g与地球站接收系统的等效噪声温度t的比。 (2)有效辐射功率及其稳定性要求地球站信号发送器能够发射大功率，以保证传送信号的质量，一般是几百瓦十几千瓦，而且所发射的无线射频信号的功率非常稳定。 (3)无线射频稳定器地球站生成的无线射频信号的频率必须准确，如果有大漂移，不仅影响卫星直播器频带的有效利用，而且在卫星直播器中也会产生交流噪声。 (4)射频能量的扩展必须限制地球站在负载轻(即，通话少)时发射的射频光谱能量密度以减少交流干扰。 (5)人为干扰辐射的限制要求地球站通过多载波的交流干扰作用或整个频带的有效全向辐射功率小于限制

7、值，以便防止人为干扰干扰作用到卫星直播或其它的微波通信系统。 由地球站的整体分块图、2 .地球站构成、天线分系统、信号发送器分系统、接收机分系统、通讯控制分系统、信道终端设备分系统和电源分系统6个分系统构成。 地球站天线系统、地球站天线中采用的反射型平面天线，如抛物面天线、卡塞格林天线、改进型或校正型抛物面天线和环聚焦天线、天线系统的主要技术要求： ()高增益()低噪声温度()宽带特性()高旋转性() 机械精度高3 .卡塞格伦天线卡塞格伦天线是具有双反射谐器的抛物面天线，可以将大功率或低噪声接收机直接连接到种子文件定前向电喇叭，降低由于馈电波导过长而引起的损耗，并且，从种子文件前向电喇叭发射的

8、反射镜边缘泄漏的无线电波不是接地面卡塞格林天线由一次电喇叭发射器、双曲面副反射器和抛物面主反射面三部分组成，地球站天线是卫星通讯中最具特色的设备，巨大的系统。 在卫星通讯用的c波段和Ku乐队的情况下，根据地球站天线口径的大小，可以分为大、中、小3种站型。 典型的供电设备由种子文件前向电喇叭(初级发射器)、波导元件(定向耦合器、偏振变换器和双工器)以及给料机组成的供电设备的损耗应减小到一盏茶，天线系统由天线本体设备、供电设备和跟踪设备三部分组成， 供电设备与天线主体设备和信号发送器连接，接收机之间的作用是将从信号发送器输出的射频波信号提供给天线的云同步，将天线接收到的电磁波传送到接收机，即，起到

9、能量的传送和电波分离的作用，实现地球站的天线给料机系统的结构、天线跟踪卫星系统的结构， 由手动跟踪计程仪程序跟踪自动跟踪、图信号发送器分系统的构成、小功率行波管功率放大器或速调管功率放大器构成。残奥圈套逆变器、石英振动频率倍频相位同步振荡源、3 .信号发送器分系统、图石英振动频率倍频相位同步振荡源、上逆变器和接收机分系统中使用的下逆变器也需要局部震荡器，4 .接收机分系统由于卫星直播器的发送功率小，所以只有几瓦到几十瓦，天线(1)低噪音放大器在微波段使用的低噪音放大器主要是低噪声晶体管放大器、增强型场效应晶体管放大器、残奥圈套放大器等。(2)通过下变换器低噪音放大器放大的微波信号被发送到下变换

10、器，被转换为中频，被中频放大后，发送到解调器。 图天线系统与机械室的连接，卫星信号弱-140 -130dBm .为了保证，尽量减小系统整体的内部噪声系数进行级联反应连接的接收系统主要依赖于一级放大器系数，5 .信道终端设备分系统，信道终端设备分系统分为上行和下行两部分。 (1)作为上行单元的发送源信道终端设备：分别对复用电话、电视、工作信号进行基本乐队处理，用合成后的基本乐队信号调制70MHz载波，作为频率调制信号，并发送到信号发送器系统进行频率变换(其中必须预先进行加权) (2) 下行链路信道终端设备的下行链路单元的任务是对从低噪声接收器发送来的70MHz信号经过中继、解调以及基本乐队处理，

11、输出基本乐队信号，并向终端接口装置发送，从而分解基本乐队信号。 7、电源分系统地球站电源分系统必须为站内所有设备提供必要的电力，这关系到通讯的质量和设备的可靠性。 当使用公共交流商用电源为地球站供电时，必然会通过电力传输线将大量噪声干扰作用引入云同步，公共交流商用电源也会发生波动。 6、通讯控制分系统地球站十分复杂庞大，必须在站内进行集中监测、控制和测试，以保证各部分的正常工作。 4.32.4静止卫星运行轨道和观测残奥仪1 .发射静止卫星要使卫星进入运行轨道，必须依靠火箭。 要使卫星绕地球旋转，卫星的初始速度必须在8km/s以上。 但是，单级火箭的速度只能达到2.5km/s，发射静止卫星必须采

12、用带有捆绑技术的三级火箭。 捆绑软件技术将一些小火箭绑在大火箭的第一级，卫星安装在第三级火箭的前端，以提高发射的飞行速度。 第一宇宙速度： 7.9km/s，地球，11.2km/sv7.9km/s，逃逸速度，是从地球表面发射飞机，航天器绕地球，逃出地球，飞出太阳系所需的最小速度，分别称为第一、第二、第三逃逸速度。 要使卫星绕地球运转，卫星的初始速度必须大于8km/s。 但是，单级火箭的速度只能达到2.5km/s，发射静止卫星必须采用带有捆绑技术的三级火箭。 捆绑软件技术是把一些小火箭绑在大火箭的第一级，提高发射的飞行速度。 发射同步轨道卫星，发射过程进入初始轨道进入静止轨道，大头针稳定的静止卫星

13、发射过程大致分为下一个阶段，发射开始后，依次点燃三级火箭的一、二级火箭，将卫星送入初始轨道。 卫星将在初始轨道上略微飞行，当卫星即将到达其初始轨道和赤道平面的升交点时，点燃三级火箭，使卫星脱离初始轨道进入移动轨道，卫星在移动轨道上运行了好几圈，并且在上述各项准备完成后，当卫星再次到达远处时，启动远程的引擎，以便使卫星进入漂移轨道通讯卫星姿态控制，卫星上安装有通讯定向天线，定向天线波束必须指向地球中心或某霸盖区中心。 (1)角惯性控制角惯性控制也被称为大头针稳定法，是在初始静止卫星中经常使用的姿势控制方法。 对于采用大头针稳定法的卫星，例如IS-、IS-等，卫星的天线必须设置在一个平台上。 (2)三轴稳定法所谓三轴稳定法，是通过使卫星姿态通过卫星重心的三轴稳定来保证的。 这三个轴分别在卫星轨道的切线、法线、轨道平面的垂线等三个方向上，分别称为滚动轴、俯仰轴、偏航轴，三个轴可以用喷气、惯性飞轮、电机等直接控制各轴使其稳定。、图3轴稳定法的示意图.如果知道静止卫星的观测残奥仪、地球站a的几何关系，其中，地球站a的经度和纬度分别和，静止卫星s的星下点的经度和纬度分别为0经度差： -纬度差： -0=，地面站仰角：地面