《無(wú)線通信技術(shù)》PPT課件

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1、第五章星載和地球站設(shè)備衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星星載轉(zhuǎn)發(fā)器、地球站接收和發(fā)送設(shè)備組成。高功率放大器（HPA）衛(wèi)星通信系統(tǒng)中通常采用的HPA有三種類型：行波管放大器（TWTA），速調(diào)管放大器（KPA，Klystronpoweramplifier）和固態(tài)功率放大器（SSPA，Solidstatepoweramplifier）。不同頻段時(shí)三種放大器的輸出功率如圖所示：5.1高功率放大器和低噪聲放大器低噪聲放大器（LNA）低噪聲放大器（LNA）的最重要指標(biāo)是內(nèi)部噪聲的大小，用等效噪聲溫度來(lái)量度。LNA的性能在很大程度上決定了整個(gè)接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度。參量放大器、致冷

2、和常溫的砷化鎵場(chǎng)效放大器三種商用LNA現(xiàn)在幾乎所有的地球站或是衛(wèi)星上都采用包含GaAsFET放大器的LNA。5.2星載轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器通信衛(wèi)星上的核心是轉(zhuǎn)發(fā)器，它接收來(lái)自地面的無(wú)線電波，經(jīng)過(guò)放大后，變換頻率再向地面發(fā)射，相當(dāng)于一個(gè)微波中繼站。它由輸入設(shè)備、調(diào)制設(shè)備、本振設(shè)備、放大設(shè)備和發(fā)射設(shè)備組成，是直接承擔(dān)通信任務(wù)的系統(tǒng)，可以轉(zhuǎn)發(fā)兩地或多地的電報(bào)、電話、數(shù)據(jù)、傳真、電視、廣播等，是一個(gè)功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多面手。轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量越多，衛(wèi)星的通信能力就越大，所以轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量是衡量衛(wèi)星先進(jìn)與否的重要標(biāo)志。星載轉(zhuǎn)發(fā)器少于12個(gè)，功率小于1000瓦的通信衛(wèi)星稱為小容

3、量衛(wèi)星；有24個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，功率在1000~3000瓦之間的衛(wèi)星稱為中容量通信衛(wèi)星；有48個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，功率在3000~7000瓦之間的衛(wèi)星是大容量通信衛(wèi)星；轉(zhuǎn)發(fā)器多于48個(gè)，功率在7000瓦以上的是超大容量通信衛(wèi)星。目前最大的通信衛(wèi)星平臺(tái)上可裝150個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。東方紅三號(hào)有24個(gè)C波段轉(zhuǎn)發(fā)器，6個(gè)電視和18個(gè)通信傳輸信道，可傳輸6套彩色電視接，節(jié)目和15000路電話或電報(bào)、傳真、數(shù)據(jù)信號(hào)，工作壽命為8年。彎管式轉(zhuǎn)發(fā)器是相對(duì)于數(shù)字處理轉(zhuǎn)發(fā)器而言的。它僅完成對(duì)信號(hào)的放大和將上行頻率變換為下行頻率。下圖給出了彎管式轉(zhuǎn)發(fā)器方框圖。為了提高星載轉(zhuǎn)發(fā)器的可靠性，一些容易失

4、效的模塊或部件都有冗余配置。因此，星上除了通信設(shè)備及其冗余部分外，還有各種切換開關(guān)。為了使衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器能為特定的服務(wù)區(qū)提供服務(wù)，天線應(yīng)指向服務(wù)區(qū)，而且希望以服務(wù)區(qū)的形狀而賦形。天線1、單級(jí)或雙級(jí)線狀天線：主要用于TTC全向天線。2、喇叭天線：用于全球波束，信標(biāo)天線。3、反射面天線：用于區(qū)域波束或點(diǎn)波束；多饋源賦形。拋物面反射型天線：1）中心饋源的拋物面天線：饋源喇叭位于拋物面的交點(diǎn)處2）饋源偏置的拋物面天線。4、全球波束天線點(diǎn)波束天線賦形波束天線全球波束天線波束的半功率寬度約等于17.4°,覆蓋衛(wèi)星對(duì)地球的整個(gè)視區(qū)–一般由圓錐喇叭天線加上45°的反射板組

5、成點(diǎn)波束天線–覆蓋面積小，一般為圓形，半功率寬度幾度–天線通常為前饋拋物面天線，饋源為喇叭賦形波束天線可通過(guò)修改反射器形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)也可利用多個(gè)饋源從不同方向經(jīng)反射器產(chǎn)生多波束的組合5、相控陣列天線和多波束天線陣列天線相控陣列天線由多個(gè)獨(dú)立的陣列單元組成，各單元由功率接近和相位特定的信號(hào)驅(qū)動(dòng)，以得到所需的特性。通過(guò)對(duì)激勵(lì)信號(hào)功率和相位的控制，可以在陣列天線不作任何物理移動(dòng)的情況下，移動(dòng)波束的位置和完成不問的天線賦形。高頻地波雷達(dá)天線陣列超視距雷達(dá)的天線陣列多波束天線星載多波束天線的應(yīng)用是多方面的。比如，跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星用于跟蹤不同的低軌用戶星；對(duì)地面特定

6、的“點(diǎn)”(小的高業(yè)務(wù)密度地區(qū))進(jìn)行覆蓋；對(duì)地面形成蜂窩覆蓋，以支持小型移動(dòng)終端的接入。多波束天線可以采用多個(gè)饋源和同一反射面天線組成，但更多的是相控兩列天線。數(shù)字處理轉(zhuǎn)發(fā)器星載數(shù)字處理轉(zhuǎn)發(fā)器在將接收的上行信號(hào)向地球站轉(zhuǎn)發(fā)之前要進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。包括時(shí)分或分組信道的交換。窄帶信道的選擇和路由，F(xiàn)EC數(shù)據(jù)流的解碼和再編碼等，其目的是便于下行鏈路的最佳傳輸。這些處理技術(shù)涉及到高速A/D轉(zhuǎn)換、快速傅氏變換、數(shù)字濾波、高速數(shù)據(jù)的緩存和編解碼等。應(yīng)用實(shí)例：解調(diào)-再調(diào)制轉(zhuǎn)發(fā)器星上交換的TDMA轉(zhuǎn)發(fā)器星載路由器星載電源太陽(yáng)能電池的安裝有體裝式和展開式兩類。5.3通信地

7、球站設(shè)備本書討論的地球站設(shè)備主要包括RF終端、調(diào)制與解調(diào)器、基帶與控制設(shè)備以及用戶接口，如圖所示。對(duì)于每個(gè)固定地球站設(shè)備，還必須有可靠的電源供給和保持電氣性能所需的溫度和濕度。地球站的末端是與地面某種類型設(shè)備相連接的接口。地面線路可以是光纜或者微波線路，將業(yè)務(wù)延伸到相應(yīng)得業(yè)務(wù)點(diǎn)。地球站一般都設(shè)置有本地或遠(yuǎn)端的監(jiān)視和控制設(shè)備，以便于對(duì)地球站的操作和管理。不同類型的地球站其監(jiān)視和控制設(shè)備的復(fù)雜程度不一樣，但總體來(lái)說(shuō)都主要具有三方面的功能：為工作人員提供一個(gè)集中監(jiān)視、告警和控制的平臺(tái)，將分散監(jiān)視點(diǎn)的數(shù)據(jù)和各類告警信號(hào)集中的操作臺(tái)，還可以有存儲(chǔ)和打印監(jiān)視數(shù)據(jù)的

8、外圍設(shè)備，并為操作人員提供啟閉設(shè)備、切換傳輸路徑等功能。向網(wǎng)絡(luò)控制中心提供地球站的傳輸和業(yè)務(wù)質(zhì)