1、A,1,簡(jiǎn)述衛(wèi)星通信的原理,第三小組,演講者：曹蘭蘭 董澤敏,A,2,主要內(nèi)容,衛(wèi)星通信原理 典型衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介,A,3,衛(wèi)星通信定義,衛(wèi)星通信，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是地球上（包括地面、水面和低層大氣中）的無(wú)線電通信站之間利用人造衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無(wú)線電波，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間通信的一種通信方式 無(wú)線通信方式 可以承載多種通信業(yè)務(wù) 是當(dāng)今社會(huì)重要的通信手段之一,A,4,衛(wèi)星通信是在地面微波中繼通信和空間技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。微波中繼通信是一種“視距”通信，即只有在“看得見(jiàn)”的范圍內(nèi)才能通信。而通信衛(wèi)星的作用相當(dāng)于離地面很高的微波中繼站。由于作為中繼的衛(wèi)星離地面很高，因此經(jīng)過(guò)一次中繼轉(zhuǎn)

2、接之后即可進(jìn)行長(zhǎng)距離的通信。圖1.1是一種簡(jiǎn)單的衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖，它是由一顆通信衛(wèi)星和多個(gè)地面通信站組成的。,衛(wèi)星通信基本概念,A,5,衛(wèi)星通信示意圖,圖1.1 衛(wèi)星通信示意圖,A,6,由圖1.1可見(jiàn)，離地面高度為he的衛(wèi)星中繼站，看到地面的兩個(gè)極端點(diǎn)是A和B點(diǎn)，即S長(zhǎng)度將是以衛(wèi)星為中繼站所能達(dá)到的最大通信距離。其計(jì)算公式為 式中，R0為地球半徑， R0 =6378km；為AB所對(duì)應(yīng)的圓心角（弧度）；he為通信衛(wèi)星到地面的高度，單位為km。上式說(shuō)明， he越高，地面上最大通信距離越大。,A,7,（1） he =500km時(shí)，由公式求得S=4892km； （2） he =35800km時(shí)，S=

3、18100km。 由于衛(wèi)星處于外層空間，即在電離層之外，地面上發(fā)射的電磁波必須能穿透電離層才能到達(dá)衛(wèi)星；同樣，從衛(wèi)星到地面上的電磁波也必須穿透電離層，而在無(wú)線電頻段中只有微波頻段恰好具備這一條件，因此衛(wèi)星通信使用微波頻段。,A,8,目前大多數(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)選擇在下列頻段工作： (1) UHF波段（400/200MHz）； (2) L波段（1.6/1.5GHz）； (3) C波段（6.0/4.0GHz）； (4) X波段（8.0/7.0GHz）； (5) K波段（14.0/12.0；14.0/11.0；30/20GHz）。 由于C波段的頻段較寬，又便于利用成熟的微波中繼通信技術(shù)，且天線尺寸也較小，

4、因此，衛(wèi)星通信最常用的是C波段。,A,9,通信衛(wèi)星的軌道,衛(wèi)星運(yùn)行的軌跡和趨勢(shì)稱為衛(wèi)星運(yùn)行軌道；其軌道近似于橢圓或圓形，地心就處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)或圓心上 按照軌道平面與赤道平面的夾角i（軌道傾角）的不同，地球衛(wèi)星的軌道有赤道軌道（i=0）、極軌道（i=90）、傾斜軌道（0i90）之分,A,10,通信衛(wèi)星的軌道,A,11,衛(wèi)星通信的特點(diǎn),覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)，通信成本與通信距離無(wú)關(guān) 以廣播方式工作，便于實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接，組網(wǎng)方式靈活 通信容量較大，能應(yīng)用的業(yè)務(wù)種類多 可自發(fā)自收進(jìn)行監(jiān)測(cè) 機(jī)動(dòng)靈活 設(shè)備復(fù)雜，有時(shí)延 要解決星蝕及空間干擾問(wèn)題,A,12,衛(wèi)星通信的應(yīng)用范圍,長(zhǎng)途電話、傳真 電視廣播、娛

5、樂(lè) 計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng) 電視會(huì)議、電話會(huì)議 交互型遠(yuǎn)程教育 醫(yī)療數(shù)據(jù) 應(yīng)急業(yè)務(wù)、新聞廣播 交通信息、船舶、飛機(jī)的航行數(shù)據(jù)及軍事通信等,A,13,衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成,測(cè)控管理分系統(tǒng),跟蹤遙測(cè)指令分系統(tǒng),通信地球站系統(tǒng),空間分系統(tǒng),A,14,衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成,空間分系統(tǒng) 即通信衛(wèi)星，起無(wú)線電中繼站作用，主體是通信裝置，包括一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器（微波收、發(fā)信機(jī)）和天線，保障部分星體上的遙測(cè)指令、控制系統(tǒng)和能源裝置等 監(jiān)控管理分系統(tǒng) 對(duì)定點(diǎn)的衛(wèi)星在業(yè)務(wù)開(kāi)通前、后進(jìn)行通信性能的監(jiān)測(cè)和控制（如對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)器功率、衛(wèi)星天線增益、各地球站發(fā)射功率、帶寬等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控） 跟蹤遙測(cè)指令分系統(tǒng) 對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤測(cè)量，控制其準(zhǔn)

6、確進(jìn)入靜止軌道上的指定位置；定期對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行軌道修正和位置保持,A,15,衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成,地球站 是微波無(wú)線電收、發(fā)信臺(tái)（站），用戶通過(guò)他們接入衛(wèi)星線路 典型的地球站示意圖：,天線、饋源設(shè)備,接收設(shè)備,發(fā)射設(shè)備,電源設(shè)備,跟蹤伺服設(shè)備,信道終端設(shè)備,電源設(shè)備,A,16,衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),各衛(wèi)星通信系統(tǒng)都有一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如星形、網(wǎng)格形或混合形,中心站,星形,網(wǎng)格形,A,17,系統(tǒng)工作過(guò)程,基帶入,B D U,M,F,U C,H P A,B D U,L N A,D C,F,D E M,基帶出,處理器發(fā)基帶,調(diào)制器,中頻濾波器,上行變頻器,功率放大器,放大器低噪聲,下行變頻器,中頻濾波器,解調(diào)器,處理器收基帶,射頻線路,中頻線路,衛(wèi)星無(wú)線電線路,上行空間路徑,下行空間路徑,發(fā)送