現(xiàn)代通信技術(shù)概論 第6章衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述課件.ppt

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1、現(xiàn)代通信技術(shù)概論第6章衛(wèi)星通信系統(tǒng)6.1概述6.2衛(wèi)星運(yùn)行軌道6.3衛(wèi)星通信的多址方式6.4VSAT系統(tǒng)6.5衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)26.1概述6.1.1衛(wèi)星通信發(fā)展簡史6.1.2衛(wèi)星通信的特點(diǎn)6.1.3衛(wèi)星通信的工作頻段6.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成6.1.5衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類36.1概述衛(wèi)星通信是指設(shè)置在地球上（包括地面、水面和低層大氣中）的無線電通信站之間利用人造地球衛(wèi)星作中繼站轉(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。衛(wèi)星通信是在地面微波中繼通信和空間電子技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種通信方式，它是宇宙無線通信的主要形式之一，也是微波通信發(fā)展

2、的一種特殊形式。46.1.1衛(wèi)星通信發(fā)展簡史衛(wèi)星通信的起源56.1.1衛(wèi)星通信發(fā)展簡史1957年10月，前蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界上第一顆低軌人造地球衛(wèi)星Sputnik。1958年，美國宇航局發(fā)射了“SCORE”衛(wèi)星，并通過該衛(wèi)星廣播了美國總統(tǒng)圣誕節(jié)祝詞。1962年，美國電話電報(bào)公司發(fā)射了“電星”，它可進(jìn)行電話、電視、傳真和數(shù)據(jù)的傳輸。1964年8月，美國發(fā)射了首顆靜止軌道的通信衛(wèi)星“辛康姆3號”（SYNCOM-3），并利用它成功地進(jìn)行了電話、電視和傳真的傳輸試驗(yàn)。1965年4月，INTELSAT把原名為“晨鳥”的第1代“國際電信衛(wèi)星”射入地球靜止軌道。1

3、970年4月24日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功地發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”。66.1.2衛(wèi)星通信的特點(diǎn)通信時(shí)延較長通信鏈路易受外部條件影響存在星蝕和日凌中斷現(xiàn)象76.1.3衛(wèi)星通信的工作頻段選擇工作頻段時(shí)考慮的因素工作頻段的電磁波應(yīng)能輕易穿透電離層；電波傳播損耗應(yīng)盡可能地小；天線系統(tǒng)引入的外部噪聲要??；有較寬可用頻帶，與地面現(xiàn)有的通信系統(tǒng)的兼容性要好，且相互間的干擾要??；星上設(shè)備重量要輕，消耗的功率要?。槐M可能地利用現(xiàn)有的通信技術(shù)和設(shè)備；與其他通信、雷達(dá)等電子系統(tǒng)或電子設(shè)備之間的相互干擾要小。86.1.3衛(wèi)星通信的工作頻段衛(wèi)星通信的頻段范

4、圍衛(wèi)星通信的頻率范圍一般選在微波頻段（300MHz~300GHz）。微波頻段的特點(diǎn)是：有較寬的頻譜，可以獲得較大的通信容量；天線增益高、尺寸??；現(xiàn)有的微波通信設(shè)備稍加改造就可以利用。此外，考慮到衛(wèi)星處于電離層之外的外層空間，而微波頻率恰恰能夠較容易地穿透電離層。96.1.3衛(wèi)星通信的工作頻段微波頻段頻率范圍（GHz）微波頻段頻率范圍（GHz）微波頻段頻率范圍（GHz）L1~2K18~26E60~90S2~4Ka26~40W75~110C4~8Q33~50D110~170X8~12U40~60G140~220Ku12~18V50~75Y220~3251

5、06.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成116.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成空間段12通信衛(wèi)星的組成136.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成通信分系統(tǒng)衛(wèi)星上的通信分系統(tǒng)又稱為轉(zhuǎn)發(fā)器，它實(shí)際上是一個(gè)提供衛(wèi)星發(fā)射天線和接收天線之間鏈路連接的設(shè)備，是構(gòu)成衛(wèi)星通信的中樞，其功能是使衛(wèi)星具有接收、處理并重發(fā)信號的能力。轉(zhuǎn)發(fā)器按照變頻方式和傳輸信號形式的不同可分為單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器、雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器和星上處理轉(zhuǎn)發(fā)器。146.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器156.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器166.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成星上處理轉(zhuǎn)發(fā)器176.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成天線分系統(tǒng)天線

6、分系統(tǒng)承擔(dān)了接收上行鏈路信號和發(fā)射下行鏈路信號的雙重任務(wù)。衛(wèi)星天線分為遙測指令天線和通信天線兩類。186.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成跟蹤、遙測和指令（TT&C）分系統(tǒng)跟蹤設(shè)備用來為地球站跟蹤衛(wèi)星發(fā)送信標(biāo)。遙測部分用來對所有的衛(wèi)星分系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，獲得有關(guān)衛(wèi)星姿態(tài)及星內(nèi)各部分工作狀態(tài)等的數(shù)據(jù)，經(jīng)放大、多路復(fù)用、編碼、調(diào)制等處理后，通過專用的發(fā)射機(jī)和天線發(fā)給地面的TT&C站。指令部分專門用來接收和譯出TT&C站發(fā)給衛(wèi)星的指令，控制衛(wèi)星的運(yùn)行。196.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成控制分系統(tǒng)控制分系統(tǒng)（CS）由一系列機(jī)械的或電子的可控調(diào)整裝置組成，在TT&C站的指令

7、控制下完成對衛(wèi)星軌道位置、姿態(tài)、工作狀態(tài)等的調(diào)整與控制。CS需要完成兩種控制，即姿態(tài)控制和位置控制。姿態(tài)控制主要是保證天線波束始終對準(zhǔn)地球，同時(shí)確保太陽能電池帆板始終對準(zhǔn)太陽。位置控制用來消除天體引力產(chǎn)生的攝動(dòng)影響，使衛(wèi)星與地球的相對位置保持固定。206.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成電源分系統(tǒng)通信衛(wèi)星的電源除要求體積小、重量輕、效率高之外，最主要的還應(yīng)在其壽命期內(nèi)保持輸出足夠的電能。在宇宙空間，陽光是最重要的能源，在有光照時(shí)，主要使用太陽能電池產(chǎn)生功率；當(dāng)衛(wèi)星處于發(fā)射狀態(tài)或處于地球陰影區(qū)時(shí)，使用蓄電池來保證電源功率。216.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成地面段

8、226.1.5衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類按照衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（制式），可分為靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)和非靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)，非靜