現(xiàn)代通信技術(shù) ch33 衛(wèi)星通信

1、3.3 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信3.3.1 概述概述3.3.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成3.3.3 通信衛(wèi)星的組成及其工作原理通信衛(wèi)星的組成及其工作原理3.3.4 地球站的組成及其工作原理地球站的組成及其工作原理3.3.5 衛(wèi)星通信中的多址技術(shù)衛(wèi)星通信中的多址技術(shù)3.3.6 靜止衛(wèi)星的運(yùn)行軌道與觀察參數(shù)靜止衛(wèi)星的運(yùn)行軌道與觀察參數(shù)3.3.7 衛(wèi)星通信系統(tǒng)在電力應(yīng)急搶修移動(dòng)指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用衛(wèi)星通信系統(tǒng)在電力應(yīng)急搶修移動(dòng)指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用 (1)衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，在兩個(gè)或多個(gè)地球站之間進(jìn)行的通信。由于作為中繼站的衛(wèi)星處于外層空間，這就使衛(wèi)由于作為中

2、繼站的衛(wèi)星處于外層空間，這就使衛(wèi)星通信方式不同于其他地面無線電通信方式，而星通信方式不同于其他地面無線電通信方式，而屬于宇宙無線電通信的范疇。通信衛(wèi)星按其結(jié)構(gòu)屬于宇宙無線電通信的范疇。通信衛(wèi)星按其結(jié)構(gòu)可分為無源衛(wèi)星和有源衛(wèi)星；按其運(yùn)轉(zhuǎn)軌道可分可分為無源衛(wèi)星和有源衛(wèi)星；按其運(yùn)轉(zhuǎn)軌道可分為運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星為運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星(非同步衛(wèi)星非同步衛(wèi)星)和靜止衛(wèi)星和靜止衛(wèi)星(同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星)。 3.3.1 概述概述(2)衛(wèi)星通信與其他通信方式相比具有其獨(dú)特的特點(diǎn)特點(diǎn)通信距離遠(yuǎn)，通信成本與距離無關(guān)通信距離遠(yuǎn)，通信成本與距離無關(guān)以廣播方式工作，便于實(shí)現(xiàn)多址連接以廣播方式工作，便于實(shí)現(xiàn)多址連接通信容量大，傳送的業(yè)務(wù)種類多通信

3、容量大，傳送的業(yè)務(wù)種類多需要采用先進(jìn)的空間電子技術(shù)需要采用先進(jìn)的空間電子技術(shù)需要解決信號傳播時(shí)延帶來的影響需要解決信號傳播時(shí)延帶來的影響需要解決衛(wèi)星的姿態(tài)控制問題需要解決衛(wèi)星的姿態(tài)控制問題(3)衛(wèi)星通信使用的頻率衛(wèi)星通信使用的頻率 衛(wèi)星通信與INTERNET 國際、國內(nèi)骨干網(wǎng)國際、國內(nèi)骨干網(wǎng) INTELSAT 15 已經(jīng)用于已經(jīng)用于INTERNET 骨干網(wǎng)骨干網(wǎng) 直接到戶直接到戶 DIREC PC/DIRECWAY InternetInternet直接到戶的典范直接到戶的典范1995年年HNS公司公司DirecPC問世。問世。DirecPC網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)是目前世界上最大的數(shù)字直播衛(wèi)星接入服務(wù)（目前

4、世界上最大的數(shù)字直播衛(wèi)星接入服務(wù)（DBS）系統(tǒng)，為用戶提供非對稱的衛(wèi)星信道數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)，為用戶提供非對稱的衛(wèi)星信道數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)各類信息服務(wù)。實(shí)現(xiàn)各類信息服務(wù)。 2001年發(fā)展為年發(fā)展為DIRECWAY 2003年北美用戶年北美用戶15.2萬萬DirecWay 網(wǎng)絡(luò)原理網(wǎng)絡(luò)原理 大量的大量的DirecWay小站與一小站與一個(gè)主站共同工作，構(gòu)成衛(wèi)個(gè)主站共同工作，構(gòu)成衛(wèi)星通信網(wǎng)，為分布在廣闊星通信網(wǎng)，為分布在廣闊地域上的成千上萬個(gè)工作地域上的成千上萬個(gè)工作站提供數(shù)據(jù)、話音、視頻站提供數(shù)據(jù)、話音、視頻及其它電信服務(wù)。及其它電信服務(wù)。 DirecWay網(wǎng)絡(luò)可提供點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò)可提供點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)的連接以

5、及點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)的連接以及廣播和組播等功能。可以廣播和組播等功能。可以將數(shù)據(jù)、話音、視頻、將數(shù)據(jù)、話音、視頻、Internet/Intranet/多媒體多媒體服務(wù)等綜合業(yè)務(wù)于一體。服務(wù)等綜合業(yè)務(wù)于一體。 靜止靜止衛(wèi)星衛(wèi)星通信通信系統(tǒng)系統(tǒng)3.3.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成(1)系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 衛(wèi)星通信示意圖- 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成 一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由空間分系統(tǒng)、通信地球一個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由空間分系統(tǒng)、通信地球站群、跟蹤遙測及指令系統(tǒng)和監(jiān)控管理分系統(tǒng)站群、跟蹤遙測及指令系統(tǒng)和監(jiān)控管理分系統(tǒng)四大部分組成，如圖所示。其中有的直接用來四大部分組成，如圖所示。其中有的直接用來進(jìn)行通信，有的用

6、來保障通信的進(jìn)行。進(jìn)行通信，有的用來保障通信的進(jìn)行。 圖圖 衛(wèi)星通信線路的組成衛(wèi)星通信線路的組成目前國際衛(wèi)星通信組織負(fù)責(zé)建立的目前國際衛(wèi)星通信組織負(fù)責(zé)建立的國國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)（際衛(wèi)星通信系統(tǒng)（INTELSAT），簡稱），簡稱IS，就是利用靜止衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)全球通信的。三就是利用靜止衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)全球通信的。三顆同步衛(wèi)星分別位于太平洋、印度洋和大顆同步衛(wèi)星分別位于太平洋、印度洋和大西洋上空，它們構(gòu)成的全球通信網(wǎng)承擔(dān)著西洋上空，它們構(gòu)成的全球通信網(wǎng)承擔(dān)著大約大約80%的國際通信業(yè)務(wù)和全部國際電視的國際通信業(yè)務(wù)和全部國際電視轉(zhuǎn)播業(yè)務(wù)。轉(zhuǎn)播業(yè)務(wù)。(2)靜止衛(wèi)星通信靜止衛(wèi)星通信也存在某些也存在某些不足不足：a)

7、a)兩極地區(qū)為通信盲區(qū)，高緯度地區(qū)通信效果不佳；兩極地區(qū)為通信盲區(qū)，高緯度地區(qū)通信效果不佳；b)b)衛(wèi)星發(fā)射和控制技術(shù)比較復(fù)雜；衛(wèi)星發(fā)射和控制技術(shù)比較復(fù)雜；c)c)存在日凌中斷和星蝕現(xiàn)象；存在日凌中斷和星蝕現(xiàn)象；d)d)有較大的信號延遲和回波干擾；有較大的信號延遲和回波干擾；e)e)衛(wèi)星通信需要有高可靠、長壽命的通信衛(wèi)星；衛(wèi)星通信需要有高可靠、長壽命的通信衛(wèi)星；f)f)衛(wèi)星通信要求地球站有大功率發(fā)射機(jī)、高靈敏度接收機(jī)和高衛(wèi)星通信要求地球站有大功率發(fā)射機(jī)、高靈敏度接收機(jī)和高增益天線。增益天線。3.3.3 通信衛(wèi)星的組成及其工作原理通信衛(wèi)星的組成及其工作原理 通信衛(wèi)星各系統(tǒng)的組成由通信衛(wèi)星各系統(tǒng)的

8、組成由通信分系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)、通信分系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)、遙測與指令分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)和溫控分系統(tǒng)遙測與指令分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)和溫控分系統(tǒng)5個(gè)部分個(gè)部分組成。組成。 (1) 控制分系統(tǒng)控制分系統(tǒng)(2) 遙測與指令分系統(tǒng)遙測與指令分系統(tǒng)(3) 電源分系統(tǒng)電源分系統(tǒng)(4) 溫控分系統(tǒng)溫控分系統(tǒng)(5) 通信分系統(tǒng)通信分系統(tǒng) 圖圖 通信衛(wèi)星的組成通信衛(wèi)星的組成由各種可控的調(diào)由各種可控的調(diào)整裝置，如各種整裝置，如各種噴氣推進(jìn)器、各噴氣推進(jìn)器、各種驅(qū)動(dòng)裝置和各種驅(qū)動(dòng)裝置和各種轉(zhuǎn)換開關(guān)等組種轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成成由光電器件組成由光電器件組成 硅硅衛(wèi)星上的電源除要衛(wèi)星上的電源除要求體積小、重量輕、求體積小、重量輕、效率

9、高和可靠性之效率高和可靠性之外，還要求電源能外，還要求電源能在長時(shí)間內(nèi)保持足在長時(shí)間內(nèi)保持足夠的輸出夠的輸出為了使通信衛(wèi)星為了使通信衛(wèi)星在星蝕期間也能在星蝕期間也能工作，一般常用工作，一般常用可以充、放電的可以充、放電的化學(xué)電池作為二化學(xué)電池作為二次電池與太陽能次電池與太陽能電池并用。電池并用。圖圖 通信衛(wèi)星的組成通信衛(wèi)星的組成行波管功率放大行波管功率放大器和電源系統(tǒng)等器和電源系統(tǒng)等部分產(chǎn)生熱而升部分產(chǎn)生熱而升溫溫地球上的控制站地球上的控制站經(jīng)常不斷地需要經(jīng)常不斷地需要了解衛(wèi)星內(nèi)部設(shè)了解衛(wèi)星內(nèi)部設(shè)備的工作情況，備的工作情況，有時(shí)要通過遙測有時(shí)要通過遙測指令信號控制衛(wèi)指令信號控制衛(wèi)星上設(shè)備產(chǎn)生一

10、星上設(shè)備產(chǎn)生一定的動(dòng)作定的動(dòng)作圖圖 衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器組成的方框圖組成的方框圖(5) 衛(wèi)星上衛(wèi)星上通信分系統(tǒng)通信分系統(tǒng)又分為：又分為：轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器和和星上天線星上天線兩部分兩部分單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器星上處理轉(zhuǎn)發(fā)器星上處理轉(zhuǎn)發(fā)器通信衛(wèi)星的天線系統(tǒng)通信衛(wèi)星的天線系統(tǒng) 衛(wèi)星天線有兩種類型。衛(wèi)星天線有兩種類型。 一種是用于遙控、遙測和信標(biāo)信號的全向天線，接收一種是用于遙控、遙測和信標(biāo)信號的全向天線，接收地面的指令及向地面發(fā)送遙測數(shù)據(jù)。地面的指令及向地面發(fā)送遙測數(shù)據(jù)。這種天線常用這種天線常用鞭鞭狀、螺旋形、繞桿式狀、螺旋形、繞桿式或或套筒偶極子天線套筒偶極子天線，屬于，屬于

11、高頻高頻或或甚高頻甚高頻天線。天線。 另一種是用于另一種是用于通信的微波定向天線通信的微波定向天線，根據(jù)波束寬度不，根據(jù)波束寬度不同，分為同，分為三類三類。（1）全球波束天線）全球波束天線：波束寬度約為：波束寬度約為1718。（2）點(diǎn)波束天線：）點(diǎn)波束天線：其波束比全球波束窄得多，故增益較其波束比全球波束窄得多，故增益較 高，但其輻射的區(qū)域比全球波束小得多。高，但其輻射的區(qū)域比全球波束小得多。（3）區(qū)域波束天線）區(qū)域波束天線：如果地面要求覆蓋的區(qū)域形狀不規(guī)則，就要用區(qū)域波束如果地面要求覆蓋的區(qū)域形狀不規(guī)則，就要用區(qū)域波束天線，也稱賦形波束天線。天線，也稱賦形波束天線。 其覆蓋區(qū)域可通過修改天線

12、反射器的形狀或使用多其覆蓋區(qū)域可通過修改天線反射器的形狀或使用多個(gè)饋源從不同方向照射天線反射器，由反射器產(chǎn)生多個(gè)個(gè)饋源從不同方向照射天線反射器，由反射器產(chǎn)生多個(gè)波束的組合來實(shí)現(xiàn)。波束的組合來實(shí)現(xiàn)。圖圖 衛(wèi)星天線系統(tǒng)示意圖衛(wèi)星天線系統(tǒng)示意圖圖圖 各種波束覆蓋示意圖各種波束覆蓋示意圖3.3.4 地球站的組成及其工作原理地球站的組成及其工作原理(1)(1) 對地球站的技術(shù)要求對地球站的技術(shù)要求 發(fā)送的信號應(yīng)是寬頻帶、穩(wěn)定、大功率的信號，能接收發(fā)送的信號應(yīng)是寬頻帶、穩(wěn)定、大功率的信號，能接收由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)來的微弱信號。由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)來的微弱信號。 可以傳輸多路電話、電報(bào)、傳真，以及高速數(shù)據(jù)、電視等

13、可以傳輸多路電話、電報(bào)、傳真，以及高速數(shù)據(jù)、電視等多種業(yè)務(wù)的信號。多種業(yè)務(wù)的信號。 性能穩(wěn)定、可靠，維護(hù)、使用方便性能穩(wěn)定、可靠，維護(hù)、使用方便 建設(shè)成本和維護(hù)費(fèi)用不應(yīng)太高。建設(shè)成本和維護(hù)費(fèi)用不應(yīng)太高。地球站的性能指標(biāo)地球站的性能指標(biāo)品質(zhì)因數(shù)（品質(zhì)因數(shù)（G/T） G/T是地球站接收天線的增益是地球站接收天線的增益G與地球站接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度與地球站接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度T的比的比值，它表征了地球站對微弱信號的接收能力，稱為地球站的品質(zhì)因數(shù)。值，它表征了地球站對微弱信號的接收能力，稱為地球站的品質(zhì)因數(shù)。 有效輻射功率及其穩(wěn)定度有效輻射功率及其穩(wěn)定度 為了保證所傳送信號的質(zhì)量，要求地球站的發(fā)射

14、機(jī)能夠發(fā)射較大的功率，為了保證所傳送信號的質(zhì)量，要求地球站的發(fā)射機(jī)能夠發(fā)射較大的功率，一般為幾百瓦十幾千瓦，而且要求所發(fā)射的射頻信號功率非常穩(wěn)定。一般為幾百瓦十幾千瓦，而且要求所發(fā)射的射頻信號功率非常穩(wěn)定。射頻頻率的穩(wěn)定度射頻頻率的穩(wěn)定度 地球站所發(fā)射的射頻信號的頻率必須很精確，如果有較大漂移，不但地球站所發(fā)射的射頻信號的頻率必須很精確，如果有較大漂移，不但要影響衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶的有效利用，還會(huì)在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中產(chǎn)生交調(diào)噪聲。要影響衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶的有效利用，還會(huì)在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中產(chǎn)生交調(diào)噪聲。射頻能量的擴(kuò)散射頻能量的擴(kuò)散 為減小交調(diào)干擾，必須對地球站在負(fù)載輕（即通話數(shù)少）的時(shí)候所發(fā)為減小交調(diào)干擾，必須對

15、地球站在負(fù)載輕（即通話數(shù)少）的時(shí)候所發(fā)射的射頻頻譜能量密度加以限制。射的射頻頻譜能量密度加以限制。干擾波輻射的限制干擾波輻射的限制 為防止干擾波對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和其他微波通信系統(tǒng)形成干擾，規(guī)定地球?yàn)榉乐垢蓴_波對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和其他微波通信系統(tǒng)形成干擾，規(guī)定地球站因多載波引起的交調(diào)干擾及帶外總的有效全向幅射功率應(yīng)小于限定值。站因多載波引起的交調(diào)干擾及帶外總的有效全向幅射功率應(yīng)小于限定值。 地球站的總體方框圖(2) 地球站的組成地球站的組成天線分系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)、接收機(jī)分系統(tǒng)、通信控制分系統(tǒng)、天線分系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)、接收機(jī)分系統(tǒng)、通信控制分系統(tǒng)、信道終端設(shè)備分系統(tǒng)信道終端設(shè)備分系統(tǒng)和和電源分系統(tǒng)電源分

16、系統(tǒng)6個(gè)分系統(tǒng)組成。個(gè)分系統(tǒng)組成。地球站組成地球站組成(3) 地球站的天線系統(tǒng)地球站的天線系統(tǒng) 地球站天線采用的反射型面式天線，如地球站天線采用的反射型面式天線，如拋物面天線，卡拋物面天線，卡塞格林天線，改進(jìn)型或修正型的拋物面天線及環(huán)焦天線塞格林天線，改進(jìn)型或修正型的拋物面天線及環(huán)焦天線 天線系統(tǒng)的主要技術(shù)要求：天線系統(tǒng)的主要技術(shù)要求：高增益高增益低噪聲溫度低噪聲溫度寬頻帶特性寬頻帶特性旋轉(zhuǎn)性好旋轉(zhuǎn)性好機(jī)械精度高機(jī)械精度高n卡塞格林天線卡塞格林天線 卡塞格林天線是一種具有雙反射器的拋物面天線，可以把大卡塞格林天線是一種具有雙反射器的拋物面天線，可以把大功率或低噪聲接收機(jī)直接與饋源喇叭相接，從而

17、降低了因饋電功率或低噪聲接收機(jī)直接與饋源喇叭相接，從而降低了因饋電波導(dǎo)過長而引起的損耗同時(shí)，從饋源喇叭中輻射出來經(jīng)過反波導(dǎo)過長而引起的損耗同時(shí)，從饋源喇叭中輻射出來經(jīng)過反射鏡邊緣泄露出來的電波是射向天空而不是地面，降低了大地射鏡邊緣泄露出來的電波是射向天空而不是地面，降低了大地反射噪聲反射噪聲卡塞格林天線是由卡塞格林天線是由初級喇叭輻初級喇叭輻射器、雙曲面副反射器和拋物射器、雙曲面副反射器和拋物面主反射面面主反射面三部分組成三部分組成 地球站的天線是衛(wèi)星通信中最地球站的天線是衛(wèi)星通信中最具特色的設(shè)備，是一個(gè)龐大的系具特色的設(shè)備，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)。當(dāng)衛(wèi)星通信用統(tǒng)。當(dāng)衛(wèi)星通信用C頻段和頻段和Ku頻

18、頻段時(shí)，根據(jù)地球站天線的口徑大段時(shí)，根據(jù)地球站天線的口徑大小可劃分為大、中、小三種站型。小可劃分為大、中、小三種站型。 典型的典型的饋電設(shè)備饋電設(shè)備由由饋源喇叭饋源喇叭(一次輻射器一次輻射器),波導(dǎo)元件波導(dǎo)元件(定定向耦合器向耦合器,極化變換器和雙工器極化變換器和雙工器)以及以及饋線饋線組成饋電設(shè)備組成饋電設(shè)備的損耗必須足夠小的損耗必須足夠小天線系統(tǒng)由天線系統(tǒng)由天線主體設(shè)備天線主體設(shè)備,饋電設(shè)備饋電設(shè)備和和跟蹤設(shè)備跟蹤設(shè)備三部分組成三部分組成. 饋電設(shè)備接在天線主體設(shè)備與發(fā)射機(jī)，接收機(jī)之間它饋電設(shè)備接在天線主體設(shè)備與發(fā)射機(jī)，接收機(jī)之間它的作用的作用是把發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號饋送給天線，同時(shí)將天線

19、是把發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號饋送給天線，同時(shí)將天線接收到的電磁波饋送給接收機(jī)，即起著傳輸能量和分離收發(fā)接收到的電磁波饋送給接收機(jī)，即起著傳輸能量和分離收發(fā)電波的作用電波的作用圖圖 地球站天線饋線系統(tǒng)的組成地球站天線饋線系統(tǒng)的組成天線跟蹤衛(wèi)天線跟蹤衛(wèi)星系統(tǒng)星系統(tǒng)手動(dòng)跟蹤手動(dòng)跟蹤程序跟蹤程序跟蹤自動(dòng)跟蹤自動(dòng)跟蹤圖圖 發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的組成發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的組成由小功率行波管功由小功率行波管功率放大器或速調(diào)管率放大器或速調(diào)管功率放大器組成。功率放大器組成。采用參量變頻器采用參量變頻器晶振倍頻鎖晶振倍頻鎖相振蕩源相振蕩源(4)發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)圖圖 晶振倍頻鎖相振蕩源晶振倍頻鎖相振蕩源無論是上變頻器或接收機(jī)

20、分系統(tǒng)中用的下變頻器，無論是上變頻器或接收機(jī)分系統(tǒng)中用的下變頻器，都要有本機(jī)振蕩器都要有本機(jī)振蕩器(5) 接收機(jī)分系統(tǒng)接收機(jī)分系統(tǒng) 由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射功率較小，只有幾瓦至幾十瓦，由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射功率較小，只有幾瓦至幾十瓦，而且天線的增益也不高，經(jīng)而且天線的增益也不高，經(jīng)200dB左右的下行線路損耗之后，左右的下行線路損耗之后，到達(dá)地球站的信號極微弱。到達(dá)地球站的信號極微弱。 p 低噪聲放大器低噪聲放大器 在微波頻段使用的低噪聲放大器主要是低噪聲晶體管放大在微波頻段使用的低噪聲放大器主要是低噪聲晶體管放大器、場效應(yīng)管放大器和參量放大器等。器、場效應(yīng)管放大器和參量放大器等。p 下變頻器下變頻

21、器 經(jīng)低噪聲放大器放大的微波信號，要送到下變頻器變換成經(jīng)低噪聲放大器放大的微波信號，要送到下變頻器變換成中頻，再經(jīng)過中頻放大后送到解調(diào)器。中頻，再經(jīng)過中頻放大后送到解調(diào)器。圖圖 天線系統(tǒng)與機(jī)房的連接天線系統(tǒng)與機(jī)房的連接衛(wèi)星信號弱衛(wèi)星信號弱-140-140-130dBm.-130dBm.為了保證為了保證，要求整個(gè)，要求整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部噪聲系系統(tǒng)的內(nèi)部噪聲系數(shù)盡量小而級聯(lián)數(shù)盡量小而級聯(lián)的接收系統(tǒng)主要取的接收系統(tǒng)主要取決于第一級放大器決于第一級放大器系數(shù)系數(shù)(6) 信道終端設(shè)備分系統(tǒng)信道終端設(shè)備分系統(tǒng)信道終端設(shè)備分系統(tǒng)可以分為上行和下行兩個(gè)部分。信道終端設(shè)備分系統(tǒng)可以分為上行和下行兩個(gè)部分。p上行部分

22、上行部分即發(fā)端信道終端設(shè)備即發(fā)端信道終端設(shè)備:分別對多路電話分別對多路電話,電視和勤務(wù)信號進(jìn)行基電視和勤務(wù)信號進(jìn)行基帶處理帶處理,用合成的基帶信號對用合成的基帶信號對70MHz載波進(jìn)行調(diào)制，成為調(diào)頻載波進(jìn)行調(diào)制，成為調(diào)頻信號，然后送到發(fā)射機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行變頻（其中要信號，然后送到發(fā)射機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行變頻（其中要預(yù)加重）預(yù)加重）p下行部分下行部分 信道終端設(shè)備下行部分的任務(wù)是把從低噪聲接收機(jī)送來的信道終端設(shè)備下行部分的任務(wù)是把從低噪聲接收機(jī)送來的70MHz信號，經(jīng)過中放、解調(diào)和基帶處理后，輸出基帶信號，信號，經(jīng)過中放、解調(diào)和基帶處理后，輸出基帶信號，然后再送到終端接口設(shè)備，把基帶信號進(jìn)行分解。然后再送到終端

23、接口設(shè)備，把基帶信號進(jìn)行分解。(8)電源分系統(tǒng)電源分系統(tǒng) 地球站電源分系統(tǒng)要供應(yīng)站內(nèi)全部設(shè)備所需用的電能，地球站電源分系統(tǒng)要供應(yīng)站內(nèi)全部設(shè)備所需用的電能，它關(guān)系到通信的質(zhì)量及設(shè)備的可靠性。它關(guān)系到通信的質(zhì)量及設(shè)備的可靠性。 當(dāng)利用公用交流市電來對地球站供電時(shí)，通過電力當(dāng)利用公用交流市電來對地球站供電時(shí)，通過電力傳輸線路，必然會(huì)同時(shí)引進(jìn)許多雜波干擾，而且公用交傳輸線路，必然會(huì)同時(shí)引進(jìn)許多雜波干擾，而且公用交流市電也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。流市電也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。(7) 通信控制分系統(tǒng)通信控制分系統(tǒng) 地球站相當(dāng)復(fù)雜和龐大，為了保證各部分正常工作，地球站相當(dāng)復(fù)雜和龐大，為了保證各部分正常工作，必須在站內(nèi)集中監(jiān)視、控

24、制和測試。必須在站內(nèi)集中監(jiān)視、控制和測試。3.3.5 衛(wèi)星通信中的多址技術(shù)衛(wèi)星通信中的多址技術(shù)(1) 衛(wèi)星通信體制衛(wèi)星通信體制 指通信系統(tǒng)中采用的信號形式、信號傳輸指通信系統(tǒng)中采用的信號形式、信號傳輸方式和信息交換方式。方式和信息交換方式。(2)衛(wèi)星通信的多址技術(shù)衛(wèi)星通信的多址技術(shù)p FDMA多址技術(shù)多址技術(shù) 單址載波單址載波 多址載波多址載波 單路單載波（單路單載波（SCPC）p TDMA多址技術(shù)多址技術(shù)p CDMA多址技術(shù)多址技術(shù)3.3.6 靜止衛(wèi)星的運(yùn)行軌道與觀察參數(shù)靜止衛(wèi)星的運(yùn)行軌道與觀察參數(shù)(1) 靜止衛(wèi)星的發(fā)射靜止衛(wèi)星的發(fā)射 要使衛(wèi)星進(jìn)入運(yùn)行軌道，必須依靠運(yùn)載火箭。要想使衛(wèi)星繞地球

25、運(yùn)轉(zhuǎn)，還必須使衛(wèi)星的初始速度大于8km/s。但單級火箭的速度只能達(dá)到2.5km/s，因此，發(fā)射靜止衛(wèi)星必須采用帶有捆綁技術(shù)的三級火箭。捆綁技術(shù)就是把幾支小火箭捆在大火箭的第一級上，用以提高發(fā)射的飛行速度，衛(wèi)星裝在第三級火箭的前端.第一宇宙速度第一宇宙速度：7.9km/s 地球11.2km/sv7.9km/sV2=11.2km/s第二宇宙速度第二宇宙速度：11.2km/sV3=16.7km/s第三宇宙速度第三宇宙速度：16.7km/s所謂宇宙速度就是從地球表面發(fā)射飛行器，飛行器環(huán)繞地球、脫離地球和飛出太陽系所需要的最小速度，分別稱為第一、第二、第三宇宙速度 要想使衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使衛(wèi)要想使衛(wèi)

26、星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使衛(wèi)星的初始速度大于星的初始速度大于8km/s。但單級。但單級火箭的速度只能達(dá)到火箭的速度只能達(dá)到2.5km/s，因，因此，發(fā)射靜止衛(wèi)星必須采用帶有捆此，發(fā)射靜止衛(wèi)星必須采用帶有捆綁技術(shù)的三級火箭。捆綁技術(shù)就是綁技術(shù)的三級火箭。捆綁技術(shù)就是把幾支小火箭捆在大火箭的第一級把幾支小火箭捆在大火箭的第一級上，用以提高發(fā)射的飛行速度。上，用以提高發(fā)射的飛行速度。同步軌道衛(wèi)星發(fā)射發(fā)射過程發(fā)射過程進(jìn)入初始軌道進(jìn)入初始軌道進(jìn)入轉(zhuǎn)移軌道進(jìn)入轉(zhuǎn)移軌道進(jìn)入漂移軌道進(jìn)入漂移軌道進(jìn)入靜止軌道進(jìn)入靜止軌道一顆自旋穩(wěn)定的靜一顆自旋穩(wěn)定的靜止衛(wèi)星的發(fā)射過程止衛(wèi)星的發(fā)射過程大體可分為如下幾大體可分為如下幾個(gè)

27、階段個(gè)階段l開始發(fā)射后，依次點(diǎn)燃開始發(fā)射后，依次點(diǎn)燃三級火箭的一、二級火箭，三級火箭的一、二級火箭，把衛(wèi)星送到初始軌道。把衛(wèi)星送到初始軌道。l衛(wèi)星在初始軌道上只飛衛(wèi)星在初始軌道上只飛行一小段，當(dāng)衛(wèi)星快要到行一小段，當(dāng)衛(wèi)星快要到達(dá)初始軌道與赤道平面的達(dá)初始軌道與赤道平面的交點(diǎn)時(shí)，要點(diǎn)燃第三級火交點(diǎn)時(shí)，要點(diǎn)燃第三級火箭，以使衛(wèi)星脫離初始軌箭，以使衛(wèi)星脫離初始軌道而進(jìn)入轉(zhuǎn)移軌道道而進(jìn)入轉(zhuǎn)移軌道l衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行了幾圈，完成了上述各了幾圈，完成了上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，當(dāng)再次項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，當(dāng)再次到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，就要啟到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，就要啟動(dòng)遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，使衛(wèi)動(dòng)遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，使衛(wèi)星進(jìn)入漂

28、移軌道星進(jìn)入漂移軌道圖遠(yuǎn)地點(diǎn)的軌道變換圖遠(yuǎn)地點(diǎn)的軌道變換(2)通信衛(wèi)星的姿態(tài)控制通信衛(wèi)星的姿態(tài)控制衛(wèi)星上裝有通信用的定向天線，要求定向天線的波束應(yīng)指衛(wèi)星上裝有通信用的定向天線，要求定向天線的波束應(yīng)指向地球中心或某覆蓋區(qū)的中心。向地球中心或某覆蓋區(qū)的中心。（1 1）角度慣性控制）角度慣性控制 角度慣性控制也叫角度慣性控制也叫自旋穩(wěn)定法自旋穩(wěn)定法，是早期靜止衛(wèi)星常用的，是早期靜止衛(wèi)星常用的姿態(tài)控制方法。姿態(tài)控制方法。 采用自旋穩(wěn)定法的衛(wèi)星，如采用自旋穩(wěn)定法的衛(wèi)星，如IS-IS-，IS-IS-等，衛(wèi)星的天等，衛(wèi)星的天線要安裝在一個(gè)平臺(tái)上。線要安裝在一個(gè)平臺(tái)上。 （2 2）三軸穩(wěn)定法）三軸穩(wěn)定法 三軸

29、穩(wěn)定法是指衛(wèi)星的姿態(tài)是由穩(wěn)定穿過衛(wèi)星重心的三三軸穩(wěn)定法是指衛(wèi)星的姿態(tài)是由穩(wěn)定穿過衛(wèi)星重心的三個(gè)軸來保證的。這三個(gè)軸分別在衛(wèi)星軌道的個(gè)軸來保證的。這三個(gè)軸分別在衛(wèi)星軌道的切線、法線和軌切線、法線和軌道平面的垂線道平面的垂線等三個(gè)方向上，分別對應(yīng)叫做等三個(gè)方向上，分別對應(yīng)叫做滾動(dòng)軸滾動(dòng)軸、俯仰軸俯仰軸和和偏航軸偏航軸，三軸可以采用噴氣、慣性飛輪或電機(jī)等來直接分，三軸可以采用噴氣、慣性飛輪或電機(jī)等來直接分別控制每個(gè)軸保持穩(wěn)定。別控制每個(gè)軸保持穩(wěn)定。圖三軸穩(wěn)定法示意圖圖三軸穩(wěn)定法示意圖.靜止衛(wèi)星的觀察參數(shù)靜止衛(wèi)星的觀察參數(shù)若已知地球站若已知地球站A A的幾何關(guān)系的幾何關(guān)系. .其中地球站其中地球站A

30、A的經(jīng)度和緯度的經(jīng)度和緯度分別為分別為 和和 , ,靜止衛(wèi)星靜止衛(wèi)星S S的星下點(diǎn)的經(jīng)度和緯度分別的星下點(diǎn)的經(jīng)度和緯度分別 和和 0 0 經(jīng)度差經(jīng)度差 : -: -緯度差緯度差: -0=: -0=地面站仰角地面站仰角: :地面站方位角地面站方位角: :站星距離：站星距離：11121211211)cos(cos1151. 0coscosarctge 在地球站的調(diào)測、開通和使用過程中，都要知在地球站的調(diào)測、開通和使用過程中，都要知道地球站天線工作時(shí)的道地球站天線工作時(shí)的方位角方位角a和和仰角仰角e。 此外，為了計(jì)算自由空間的傳播損耗，還必須知道地此外，為了計(jì)算自由空間的傳播損耗，還必須知道地球站與

31、衛(wèi)星之間的距離球站與衛(wèi)星之間的距離站星距站星距。1sintgarctgakmdcoscos302. 0023. 1422381 靜止衛(wèi)星觀察參數(shù)圖解靜止衛(wèi)星觀察參數(shù)圖解衛(wèi)星位于地球站西側(cè)側(cè)衛(wèi)星位于地球站東側(cè)方位角aa180180靜止衛(wèi)星靜止衛(wèi)星S與地球站與地球站A的幾何關(guān)系的幾何關(guān)系若地球站位于北半球：若地球站位于北半球：若地球站位于南半球：若地球站位于南半球：衛(wèi)星位于地球站西側(cè)側(cè)衛(wèi)星位于地球站東側(cè)方位角aa180180衛(wèi)星位于地球站西側(cè)側(cè)衛(wèi)星位于地球站東側(cè)方位角aa360【例【例1-1】“亞太一號亞太一號”衛(wèi)星的星下點(diǎn)衛(wèi)星的星下點(diǎn)s的經(jīng)度為的經(jīng)度為2=138.00E(東經(jīng)東經(jīng))，北京地球站的

32、參數(shù)為，北京地球站的參數(shù)為1=116.45E,1=39.92，求北京地球站的仰角、方位，求北京地球站的仰角、方位角和站星距。角和站星距。解解 由已知條件得知：由已知條件得知：1=39.92，經(jīng)度差經(jīng)度差=21=138.00116.45=21.55代入公式得仰角代入公式得仰角又求得方位角a=arctg)92.39sin()55.21(tg=31.61由于衛(wèi)星位于地球站東側(cè)，故實(shí)際方位角為：180-a=180-31.61=148.39站星距d=42238)55.21cos()92.39cos(302. 0023. 1=37955km3.3.7衛(wèi)星通信系統(tǒng)在電力應(yīng)急搶修衛(wèi)星通信系統(tǒng)在電力應(yīng)急搶修移動(dòng)

33、指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用移動(dòng)指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用 近年來災(zāi)害事故和突發(fā)事件頻發(fā)近年來災(zāi)害事故和突發(fā)事件頻發(fā),尤其是美國尤其是美國9. 11事件和中事件和中國國2008年的冰雪災(zāi)害及汶川大地震等年的冰雪災(zāi)害及汶川大地震等,使得城市公共基礎(chǔ)設(shè)使得城市公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)單位及相關(guān)部門對建立快速、有效的應(yīng)急指揮調(diào)度施建設(shè)單位及相關(guān)部門對建立快速、有效的應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)需求更加迫切系統(tǒng)需求更加迫切,要求系統(tǒng)必須具備快速高效、組網(wǎng)靈活、要求系統(tǒng)必須具備快速高效、組網(wǎng)靈活、安全可靠、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)安全可靠、功能強(qiáng)大等特點(diǎn),即在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)即在任何時(shí)間和任何地點(diǎn),一旦一旦發(fā)生應(yīng)急突發(fā)事件發(fā)生應(yīng)急突發(fā)事件,能通過該應(yīng)急通信系統(tǒng)能通過該應(yīng)急通信系統(tǒng),為現(xiàn)場應(yīng)急處置為現(xiàn)場應(yīng)急處置提供數(shù)據(jù)、話音和圖像等綜合信息服務(wù)提供數(shù)據(jù)、話音和圖像等綜合信息服務(wù),以滿足快速響應(yīng)、以滿足快速響應(yīng)、正確處置、及時(shí)恢復(fù)的要求。正確處置、及時(shí)恢復(fù)的要求。VIPerSat系統(tǒng)系統(tǒng) Viper