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文档简介
1、微波与卫星通信的基本概念与特点微波与卫星通信的基本概念与特点1.1 长途微波通信系统的组成长途微波通信系统的组成 1.2 微波与卫星通信的天线馈线系统微波与卫星通信的天线馈线系统 1.3 卫星通信系统的组成卫星通信系统的组成 1.4 1.4.1 系统组成系统组成 1.4.2 地球站的组成及其工作原理地球站的组成及其工作原理 1.4.3 静止卫星的运行轨道与观察参数静止卫星的运行轨道与观察参数 1.4.4 通信卫星的组成及其工作原理通信卫星的组成及其工作原理 1.4.1 系统组成系统组成 1静止卫星通信系统静止卫星通信系统 2卫星通信系统的组成卫星通信系统的组成 1静止卫星通信系统静止卫星通信系
2、统 静止卫星:静止卫星: n卫星的运行轨道在赤道平面内。轨道离地面高度卫星的运行轨道在赤道平面内。轨道离地面高度 约为约为(为简单起见,经常称(为简单起见,经常称)。)。 n卫星运行方向与地球自转方向相同,绕地球一周卫星运行方向与地球自转方向相同,绕地球一周 的公转时间为的公转时间为24小时,小时,。 n地球上的地球站与卫星的相对位置如同静止一样,地球上的地球站与卫星的相对位置如同静止一样, 故称故称,或称,或称 若以若以在同步轨道上配置在同步轨道上配置 卫星卫星,则在地球表面上除两极地区未被卫星波束则在地球表面上除两极地区未被卫星波束 覆盖外覆盖外,其它区域都在覆盖范围之内。其它区域都在覆盖
3、范围之内。 由图可见,部分区域为两颗卫星波束覆盖的由图可见,部分区域为两颗卫星波束覆盖的 重叠地区,因此可借助于在重叠区内的地球站作重叠地区,因此可借助于在重叠区内的地球站作 为中继站,实现不同卫星覆盖的地球站之间的通为中继站,实现不同卫星覆盖的地球站之间的通 信(信()。)。 由上述可见,只要用三颗等间隔配置的同步由上述可见,只要用三颗等间隔配置的同步 卫星,就可以实现全球通信。卫星,就可以实现全球通信。 目前国际卫星通信组织负责建立的国际卫星目前国际卫星通信组织负责建立的国际卫星 通信系统(通信系统(INTELSAT),简称),简称IS,就是利用静,就是利用静 止卫星来实现全球通信的。止卫
4、星来实现全球通信的。 2卫星通信系统的组成:地球站、通信卫星、卫星通信系统的组成:地球站、通信卫星、 跟踪及指令系统和监控管理系统四大部分组成的跟踪及指令系统和监控管理系统四大部分组成的 n地球站:是卫星通信系统的主要组成部地球站:是卫星通信系统的主要组成部 分,所有的用户终端将通过它们接入卫星分,所有的用户终端将通过它们接入卫星 通信线路。通信线路。 n通信卫星:实现地球站之间的通信。通信卫星:实现地球站之间的通信。 n跟踪遥测及指令分系统:是对卫星上的跟踪遥测及指令分系统:是对卫星上的 运行数据及指标进行跟踪测量,并对卫星运行数据及指标进行跟踪测量,并对卫星 在轨道上的位置及姿态进行监视与
5、控制。在轨道上的位置及姿态进行监视与控制。 n监控管理分系统:它的功能并不直接用监控管理分系统:它的功能并不直接用 于通信,而是在通信业务开通前和开通后于通信,而是在通信业务开通前和开通后 对卫星通信的性能及参数进行监测和管理。对卫星通信的性能及参数进行监测和管理。 (2) 卫星通信线路的组成:卫星通信线路的组成:由发端地球站,由发端地球站, 上、下行无线传输路径和收端地球站组成的。上、下行无线传输路径和收端地球站组成的。 卫星通信的基本工作原理是:由市内通卫星通信的基本工作原理是:由市内通 信线路送来的电话信号,在发端地球站的终信线路送来的电话信号,在发端地球站的终 端设备中进行多路复用,成
6、为多路电话的基端设备中进行多路复用,成为多路电话的基 带信号,在发信设备的调制器中对中频载波带信号,在发信设备的调制器中对中频载波 (例如(例如70MHz)进行调制然后在发信设备)进行调制然后在发信设备 的发信机中进行上变频,把的发信机中进行上变频,把70MHz的己调的己调 波变换为微波频率的己调波(波变换为微波频率的己调波(f1),再经射),再经射 频功率放大器,双工器和地球站的天线发向频功率放大器,双工器和地球站的天线发向 卫星。卫星。 信号经过大气层和宇宙空间,不但受到信号经过大气层和宇宙空间,不但受到 很大衰减,而且引入了一定的噪声,最终到很大衰减,而且引入了一定的噪声,最终到 达了卫
7、星转发器。达了卫星转发器。 在卫星转发器的接收机中,首先将在卫星转发器的接收机中,首先将 微波频率为微波频率为f1的上行信号进行低噪声放的上行信号进行低噪声放 大,并变换成另一个微波频率大,并变换成另一个微波频率f2(一般(一般 下行微波射频比上行射频低)的己调波,下行微波射频比上行射频低)的己调波, 再经卫星的发信机功率放大,并经双工再经卫星的发信机功率放大,并经双工 器由天线经宇宙空间和大气层发回到收器由天线经宇宙空间和大气层发回到收 端地球站。端地球站。 同样,收端地球站将收到的微弱信同样,收端地球站将收到的微弱信 号用大口径的高增益天线和低噪声接收号用大口径的高增益天线和低噪声接收 机
8、进行射频放大后,再将频率为机进行射频放大后,再将频率为f2的己的己 调波在收端接收设备中变为中频己调波,调波在收端接收设备中变为中频己调波, 并在接收设备的解调器中解调,恢复成并在接收设备的解调器中解调,恢复成 基带信号。基带信号。 最后利用信道终端设备进行分路,最后利用信道终端设备进行分路, 再经市内通信线路,送给收端用户,这再经市内通信线路,送给收端用户,这 就是卫星通信的单向(一跳)通信过程。就是卫星通信的单向(一跳)通信过程。 由图中由图中B端地球站向端地球站向A端传送信号时,端传送信号时, 与上述过程相同。不同的是与上述过程相同。不同的是B端的上行端的上行 微波频率为微波频率为f3,
9、下行微波频率为,下行微波频率为f4,其,其 目的是为了避免上、下行信号间的相互目的是为了避免上、下行信号间的相互 干扰。干扰。 1对地球站的技术要求对地球站的技术要求 2地球站的组成地球站的组成 为了对通信卫星能有效地进行使用,为了对通信卫星能有效地进行使用, 国际上有关部门规定了标准地球站的必备国际上有关部门规定了标准地球站的必备 特性。特性。 必备特性是地球站与卫星进行通信时必备特性是地球站与卫星进行通信时 所必须具有的最低性能。所必须具有的最低性能。 由于必备特性直接影响卫星多址连接由于必备特性直接影响卫星多址连接 的质量,因此在必备特性中的规定很严格,的质量,因此在必备特性中的规定很严
10、格, 主要有:主要有: (0) 有效辐射功率(有效辐射功率(EIRP)与等效噪声)与等效噪声 温度温度T (1) 地球站的性能指标地球站的性能指标品质因数(品质因数(G/T) (2) 有效辐射功率及其稳定度有效辐射功率及其稳定度 (3) 射频频率的稳定度射频频率的稳定度 (4) 射频能量的扩散射频能量的扩散 (5) 干扰波辐射的限制干扰波辐射的限制 EIRP也称为等效全向辐射功率,它的定义也称为等效全向辐射功率,它的定义 是地球站或卫星的天线发送出的功率(是地球站或卫星的天线发送出的功率(P) 和该天线增益(和该天线增益(G)的乘积,即:)的乘积,即: EIRP=P*G 如果用如果用dB计算,
11、则为计算,则为 EIRP(dBW) = P(dBW) + G(dBW) EIRP表示了发送功率和天线增益的联合效表示了发送功率和天线增益的联合效 果。果。 它的具体含义是:把一个相当的电阻加热,它的具体含义是:把一个相当的电阻加热, 使其热噪声输出与该器件在所用频率上的噪声输使其热噪声输出与该器件在所用频率上的噪声输 出相等时,用此时的绝对温度(单位为出相等时,用此时的绝对温度(单位为K)表示)表示 的温度。的温度。 也就是说设备的内部噪声也就是说设备的内部噪声NA可以看成是内阻可以看成是内阻 r在温度为在温度为T时所产生的噪声,则此时的温度时所产生的噪声,则此时的温度T就就 叫做产生这种内部
12、噪声的等效噪声温度。叫做产生这种内部噪声的等效噪声温度。 可以认为噪声温度是噪声功率的另一种表示可以认为噪声温度是噪声功率的另一种表示 形式。形式。 卫星接收机的典型卫星接收机的典型T在在1000K左右(左右(NF=7dB),), 地球站接收机的典型地球站接收机的典型Te在在201000K范围内。范围内。 nG/T是地球站接收天线的增益是地球站接收天线的增益G与地球站与地球站 接收系统的等效噪声温度接收系统的等效噪声温度T的比值的比值 n它表征了地球站对微弱信号的接收能力,它表征了地球站对微弱信号的接收能力, 称为地球站的品质因数。称为地球站的品质因数。 为了保证所传送信号的质量,要求地为了保
13、证所传送信号的质量,要求地 球站的发射机能够发射较大的功率,而且球站的发射机能够发射较大的功率,而且 要求所发射的射频信号功率非常稳定。要求所发射的射频信号功率非常稳定。 地球站所发射射频信号的频率必须很精确,地球站所发射射频信号的频率必须很精确, 如果有较大漂移,不但要影响卫星转发器频带的如果有较大漂移,不但要影响卫星转发器频带的 有效利用,还会在卫星转发器中产生交调噪声有效利用,还会在卫星转发器中产生交调噪声 (用于卫星转发器和地球站发射机的高功率行波(用于卫星转发器和地球站发射机的高功率行波 管放大器(管放大器(TWTA)是非线性放大器。)是非线性放大器。 当多载波通过当多载波通过TWT
14、A放大时,由于放大时,由于TWTA的的 非线性而产生各种组合频率成分。非线性而产生各种组合频率成分。 当这些组合频率一旦落入通带内,便会造成当这些组合频率一旦落入通带内,便会造成 对有用信号的干扰,这种干扰称为交调噪声)。对有用信号的干扰,这种干扰称为交调噪声)。 送给卫星的信号可能是调频信号,在送给卫星的信号可能是调频信号,在 调频信号的频谱中,其载波分量的幅度是调频信号的频谱中,其载波分量的幅度是 调制指数(调制指数(h)的函数,调制指数)的函数,调制指数h越小,越小, 能量越集中,反之,调制指数能量越集中,反之,调制指数h越大,能量越大,能量 越分散。越分散。 当调频信号不受调制或调制指
15、数很小当调频信号不受调制或调制指数很小 时,就会造成频谱能量过于集中,致使与时,就会造成频谱能量过于集中,致使与 它共用频段的某些地面通信受到较大干扰。它共用频段的某些地面通信受到较大干扰。 为了减少这种干扰,就需要减小调为了减少这种干扰,就需要减小调 频载波的能量集中,为此,国际通信卫频载波的能量集中,为此,国际通信卫 星组织规定卫星通信系统内的各地球站星组织规定卫星通信系统内的各地球站 所发射的载波,无论是传送电话还是电所发射的载波,无论是传送电话还是电 视,若在未调制或调制指数很小时,都视,若在未调制或调制指数很小时,都 必须必须外加一个适当形式的信号,对载波外加一个适当形式的信号,对载
16、波 进行调制,使其能量扩散进行调制,使其能量扩散。 实验证明,外加信号一般用一个实验证明,外加信号一般用一个 20150Hz的对称三角波的对称三角波比较合适。通常比较合适。通常 将这个信号称为将这个信号称为“能量扩散信号能量扩散信号”。 为防止干扰波对卫星转发器和其他微为防止干扰波对卫星转发器和其他微 波通信系统形成干扰,从而规定地球站因波通信系统形成干扰,从而规定地球站因 多载波引起的交调干扰及带外总的有效全多载波引起的交调干扰及带外总的有效全 向幅射功率向幅射功率应小于限定值。应小于限定值。 图1-26 国际卫星通信品分多址方式A型标准地球站的组成框图 n天线分系统作用:将发射机送来的射频
17、信号经天线向卫星天线分系统作用:将发射机送来的射频信号经天线向卫星 方向辐射,同时它接收卫星转发的信号送往接收机。方向辐射,同时它接收卫星转发的信号送往接收机。 n通常由于收、发信机共用一副天线,为例使收、发信号隔通常由于收、发信机共用一副天线,为例使收、发信号隔 开,还需要接入一只双工器。开,还需要接入一只双工器。 发射机分系统作用:将调制后的中频信号混频到发射机分系统作用:将调制后的中频信号混频到 射频信号,送往天线分系统。射频信号,送往天线分系统。 (1) 发射机分系统的组成和要求发射机分系统的组成和要求 (2) 功率放大器功率放大器 (3) 上变频器和本机振荡器上变频器和本机振荡器 n
18、发射的功率大。发射的功率大。 n频带宽,从而保证通信容量以及发射多频带宽,从而保证通信容量以及发射多 个载波所需的带宽。个载波所需的带宽。 n射频的频率稳定度高。射频的频率稳定度高。 n放大器线性好。放大器线性好。 n增益稳定。增益稳定。 (1)(1)发射分系统组成:变频器、自动功率控制电发射分系统组成:变频器、自动功率控制电 路、发射波合成装置、激励器和大功率放大器路、发射波合成装置、激励器和大功率放大器 作用:将天线分系统送来的射频信号混频成中频作用:将天线分系统送来的射频信号混频成中频 信号。信号。 (1) 要求要求 n噪声温度低。噪声温度低。 n工作频带宽。工作频带宽。 n增益稳定。增
19、益稳定。 (2) 组成组成:低噪声放大器、下变频器和本地振荡器。低噪声放大器、下变频器和本地振荡器。 (3) 低噪声放大器低噪声放大器 (4) 下变频器下变频器 经低噪声放大器放大的微波信号,要送到下经低噪声放大器放大的微波信号,要送到下 变频器变换成中频,再经过中频放大后送到解调变频器变换成中频,再经过中频放大后送到解调 器。地球站接收机分系统中的中频,通常都是器。地球站接收机分系统中的中频,通常都是 70MHz。 作用:完成基带信号到中频信号的调制与解调。作用:完成基带信号到中频信号的调制与解调。 (1) 上行部分(发端信道终端设备)上行部分(发端信道终端设备) 主要作用是分别对多路电话、
20、电视和勤务信号进主要作用是分别对多路电话、电视和勤务信号进 行基带处理,把组成的基带信号对中频行基带处理,把组成的基带信号对中频70MHz载载 频进行调制,成为调频信号,然后送到发射机分频进行调制,成为调频信号,然后送到发射机分 系统进行上变频。在调频制电话通道里要进行预系统进行上变频。在调频制电话通道里要进行预 加重、加权、能量扩散等处理。加重、加权、能量扩散等处理。 (2) 下行部分(收端信道终端设备)下行部分(收端信道终端设备) 主要作用是把从低噪声接收机送来的主要作用是把从低噪声接收机送来的70MHz信号,信号, 经过中放、解调和基带处理后输出基带信号。然经过中放、解调和基带处理后输出
21、基带信号。然 后再送到终端接口设备,把基带信号进行分解。后再送到终端接口设备,把基带信号进行分解。 预加重预加重 当解调器对多路电话信号的调频波解当解调器对多路电话信号的调频波解 调时,噪声也进入解调器,使解调后输出调时,噪声也进入解调器,使解调后输出 的话路信噪比降低。但解调器输出的噪声的话路信噪比降低。但解调器输出的噪声 功率谱密度功率谱密度n0为抛物线分布。为抛物线分布。 因此,解调后的高端话路信噪比低于因此,解调后的高端话路信噪比低于 低端话路信噪比。为解决这问题,需在发低端话路信噪比。为解决这问题,需在发 端调制器之前接一个预加重网络,将高端端调制器之前接一个预加重网络,将高端 信号
22、幅度提高,而使低端信号幅度适当降信号幅度提高,而使低端信号幅度适当降 低。低。 由于信道噪声功率谱的分布不受预加由于信道噪声功率谱的分布不受预加 重电路的影响,因而使频带内各处的信噪重电路的影响,因而使频带内各处的信噪 比变得均匀了。在接收信号时再进行相反比变得均匀了。在接收信号时再进行相反 处理,即去加重以恢复原来的信号。处理,即去加重以恢复原来的信号。 加权加权 由于人们听觉的频率特性是不平坦的,由于人们听觉的频率特性是不平坦的, 一般对一般对1000Hz左右的噪声感觉最灵敏。对左右的噪声感觉最灵敏。对 30004000Hz以上或以上或200300Hz以下的噪以下的噪 声感觉迟钝,即实际感
23、受的噪声较小。声感觉迟钝,即实际感受的噪声较小。 加权加权 所以在测量话路的噪声时,为估计考所以在测量话路的噪声时,为估计考 虑受话人实际感受的噪声状况,需要接入虑受话人实际感受的噪声状况,需要接入 加权网络,用来表示人们的主观评定。加权网络,用来表示人们的主观评定。 总之,采用加权和加重措施后,话路总之,采用加权和加重措施后,话路 的信噪比可以得到改善。的信噪比可以得到改善。 能量扩散信号的处理能量扩散信号的处理 在调频信号的频谱中,其载波分量在调频信号的频谱中,其载波分量 的幅度是调制指数(的幅度是调制指数(h)的函数,调制)的函数,调制 指数指数h越小,能量越集中,反之,调制越小,能量越
24、集中,反之,调制 指数指数h越大,能量越分散。越大,能量越分散。 当调频信号不受调制或调制指数很当调频信号不受调制或调制指数很 小时,就会造成频谱能量过于集中,致小时,就会造成频谱能量过于集中,致 使与它共用频段的某些地面通信受到较使与它共用频段的某些地面通信受到较 大干扰。大干扰。 为了减少这种干扰,就需要减小调频载波为了减少这种干扰,就需要减小调频载波 的能量集中,为此,国际通信卫星组织规定卫的能量集中,为此,国际通信卫星组织规定卫 星通信系统内的各地球站所发射的载波,无论星通信系统内的各地球站所发射的载波,无论 是传送电话还是电视,若在未调制或调制指数是传送电话还是电视,若在未调制或调制
25、指数 很小时,都必须外加一个适当形式的信号,对很小时,都必须外加一个适当形式的信号,对 载波进行调制,使其能量扩散。载波进行调制,使其能量扩散。 实验证明,外加信号一般用一个实验证明,外加信号一般用一个 20150Hz的对称三角波比较合适。通常将这的对称三角波比较合适。通常将这 个信号称为个信号称为“能量扩散信号能量扩散信号”,如图,如图1-31所示。所示。 导频信号导频信号 为了判断卫星通信线路的工作是否为了判断卫星通信线路的工作是否 正常,在发送的基带信号中加入一个正常,在发送的基带信号中加入一个 60kHz的正弦波信号,这个信号就是导的正弦波信号,这个信号就是导 频信号。频信号。 在通过
26、卫星线路传输后,收端地球在通过卫星线路传输后,收端地球 站可以从所接收到的基带信号中,把导站可以从所接收到的基带信号中,把导 频信号检出来,并根据所检出的导频信频信号检出来,并根据所检出的导频信 号大小,来判断卫星通信线路的工作是号大小,来判断卫星通信线路的工作是 否正常。否正常。 作用:监视、控制和测试,使地球站各部分正常工作。作用:监视、控制和测试,使地球站各部分正常工作。 地球站相当复杂和庞大,为了保证地球站相当复杂和庞大,为了保证 各部分正常工作,必须在站内集中监视、各部分正常工作,必须在站内集中监视、 控制和测试。为此,各地球站都有一个控制和测试。为此,各地球站都有一个 中央控制室,
27、通信控制分系统就配置在中央控制室,通信控制分系统就配置在 中央控制室内。中央控制室内。 通信控制分系统主要由监视设备、控通信控制分系统主要由监视设备、控 制设备和测试设备等组成。制设备和测试设备等组成。 n监视设备:用于监视地球站的总体工作状监视设备:用于监视地球站的总体工作状 态、通信业务、各种设备的工作情况以及态、通信业务、各种设备的工作情况以及 现用与备用设备的情况等。现用与备用设备的情况等。 n控制设备:用来对地球站的通信设备进行控制设备:用来对地球站的通信设备进行 遥测、遥控以及主用、备用设备的自动转遥测、遥控以及主用、备用设备的自动转 换等。控制设备由发射控制设备和接收控换等。控制
28、设备由发射控制设备和接收控 制设备两部分组成。制设备两部分组成。 n 测试设备:用于对各部分电路进行测试。测试设备:用于对各部分电路进行测试。 作用:地球站电源分系统要供应站内全部设备所需用的电能,作用:地球站电源分系统要供应站内全部设备所需用的电能, 它关系到通信的质量及设备的可靠性。它关系到通信的质量及设备的可靠性。 当利用公用交流市电来对地球站供电时,当利用公用交流市电来对地球站供电时, 通过电力传输线路,必然会同时引进许多杂通过电力传输线路,必然会同时引进许多杂 波干扰,而且公用交流市电也会出现波动。波干扰,而且公用交流市电也会出现波动。 所以,必须采取稳压和滤除杂波干扰的措施。所以,
29、必须采取稳压和滤除杂波干扰的措施。 市电的定期停电或偶然断电等情况,对市电的定期停电或偶然断电等情况,对 地球的影响更为严重。对于大型标准地球站地球的影响更为严重。对于大型标准地球站 来说,即使市电断电时间只有来说,即使市电断电时间只有100ms,也会,也会 引起比这长得多的线路中断;如果断电时间引起比这长得多的线路中断;如果断电时间 大于大于60s,那么大功率发射机就不能重新自动,那么大功率发射机就不能重新自动 工作了。工作了。 所以地球站的大功率发射机所需电源必所以地球站的大功率发射机所需电源必 须是定电压、定频率、高可靠的不中断电源。须是定电压、定频率、高可靠的不中断电源。 1.4.1
30、系统组成系统组成 1静止卫星通信系统静止卫星通信系统 2卫星通信系统的组成卫星通信系统的组成 1.4.3 静止卫星的运行轨道与观察静止卫星的运行轨道与观察 参数参数 1静止卫星的发射静止卫星的发射 2发射过程发射过程 3通信卫星的姿态控制通信卫星的姿态控制 4静止卫星的观察参数静止卫星的观察参数 在地球站的调测、开通和使用过程在地球站的调测、开通和使用过程 中,都要知道地球站天线工作时的方位中,都要知道地球站天线工作时的方位 角角a和仰角和仰角e,此外,为了计算自由,此外,为了计算自由 空间的传播损耗,还必须知道地球站与空间的传播损耗,还必须知道地球站与 卫星之间的距离卫星之间的距离站星距。站
31、星距。 n方位角方位角a:是指在接收点水平面上作一:是指在接收点水平面上作一 条接收站仰望卫星的视线的正投影线,从条接收站仰望卫星的视线的正投影线,从 接收点的正北方开始,顺时针(即北接收点的正北方开始,顺时针(即北东东 南南西)方向转到这条正投影线的角度。西)方向转到这条正投影线的角度。 n仰角仰角e:是指接收站天线仰望卫星的视:是指接收站天线仰望卫星的视 线与水平面构成的夹角。线与水平面构成的夹角。 n站星距:地球站与卫星之间的距离。站星距:地球站与卫星之间的距离。 5卫星通信系统的分类卫星通信系统的分类 (1) 按卫星的覆盖范围分:按卫星的覆盖范围分: 国际卫星通信系统、国内卫星通信系统
32、、区国际卫星通信系统、国内卫星通信系统、区 域卫星通信系统域卫星通信系统 (2) 按用户的性质分:按用户的性质分: 公用卫星通信系统、专用卫星通信系统和军公用卫星通信系统、专用卫星通信系统和军 用卫星通信系统用卫星通信系统 (3) 按卫星的制式分:按卫星的制式分: 有静止卫星通信系统和非静止卫星通有静止卫星通信系统和非静止卫星通 信系统(卫星绕地球运转一周不等于信系统(卫星绕地球运转一周不等于24小小 时),又进一步分为:时),又进一步分为: 随机卫星通信系统随机卫星通信系统是指在不同的高度是指在不同的高度 上排列有多颗卫星的系统,其多颗卫星在上排列有多颗卫星的系统,其多颗卫星在 高度不同的各
33、自轨道上运行。高度不同的各自轨道上运行。 相位卫星通信系统相位卫星通信系统是指在同一条卫星是指在同一条卫星 运行轨道上运行的、等间隔排列着的多颗运行轨道上运行的、等间隔排列着的多颗 卫星。卫星。 (4) 按卫星离地高度可分为:按卫星离地高度可分为: 低高度卫星:卫星轨道高度低高度卫星:卫星轨道高度hmax5000 公里,运行周期约为公里,运行周期约为24小时。小时。 中高度卫星:卫星轨道高度中高度卫星:卫星轨道高度5000公里公里 hmax20000公里,运行公里,运行 周期大于周期大于12小时。静止卫星即属于高高度小时。静止卫星即属于高高度 卫星。卫星。 1通信分系统的转发器通信分系统的转发
34、器 通信分系统分为转发器和卫星天线两通信分系统分为转发器和卫星天线两 大部分,这里仅介绍卫星转发器部分。大部分,这里仅介绍卫星转发器部分。 它的主要作用是对需要转发的输入信它的主要作用是对需要转发的输入信 号进行接收、放大、变频并再次发射。转号进行接收、放大、变频并再次发射。转 发器的上行频率和下行频率应取不同的数发器的上行频率和下行频率应取不同的数 值,以使两者互相隔离、减小干扰。值,以使两者互相隔离、减小干扰。 转发器可分为单变频转发器、双变转发器可分为单变频转发器、双变 频转发器和处理转发器。频转发器和处理转发器。 其中单变频转发器和双变频转发器其中单变频转发器和双变频转发器 都是透明转
35、发器,所谓透明转发器是指都是透明转发器,所谓透明转发器是指 它接收地面发来的信号后,在卫星上不它接收地面发来的信号后,在卫星上不 做任何处理,只是进行放大、变频和再做任何处理,只是进行放大、变频和再 放大,并发向各地球站,即单纯完成转放大,并发向各地球站,即单纯完成转 发任务,按其在卫星上变频的次数,它发任务,按其在卫星上变频的次数,它 分为单变频转发器和双变频转发器。分为单变频转发器和双变频转发器。 (1) 单变频转发器单变频转发器 单变频转发器是目前用得较多的转发单变频转发器是目前用得较多的转发 器,如图器,如图1-38(a)所示。在这种转发器中,)所示。在这种转发器中, 先用低噪声放大器
36、对接收到的上行频率的先用低噪声放大器对接收到的上行频率的 输入信号进行放大,然后变换成下行频率,输入信号进行放大,然后变换成下行频率, 再经功率放大后通过天线发射回地面。再经功率放大后通过天线发射回地面。 由于转发器一直在微波频率(射频)由于转发器一直在微波频率(射频) 上工作,所以又叫做微波式频率变换转发上工作,所以又叫做微波式频率变换转发 器。它的射频带宽可达器。它的射频带宽可达500MHz,转发器,转发器 的输入、输出特性是线性的,多载波工作,的输入、输出特性是线性的,多载波工作, 即适于多址联接的大容量卫星通信系统,即适于多址联接的大容量卫星通信系统, 如如IS-,IS-、IS-等等
37、(2) 双变频转发器双变频转发器 双变频转发器如图双变频转发器如图1-38(b)所示。双)所示。双 变频转发器先把接收的信号变为中频,经变频转发器先把接收的信号变为中频,经 放大限幅后变频成下行频率,再功放、发放大限幅后变频成下行频率,再功放、发 射。射。 所以这种转发器也叫做中频式频率变所以这种转发器也叫做中频式频率变 换转发器,它的特点是增益较高。它的缺换转发器,它的特点是增益较高。它的缺 点是中频带宽较窄,不适于多载波工作。点是中频带宽较窄,不适于多载波工作。 这种转发器只适用于转发单一载波的业务这种转发器只适用于转发单一载波的业务 量小的通信卫星,如量小的通信卫星,如IS-、IS-等。
38、等。 (3) 处理转发器处理转发器 处理转发器除了转发信号外,主要还处理转发器除了转发信号外,主要还 具有处理信号的功能。具有处理信号的功能。 这种转发器与双变频转发器相似,不这种转发器与双变频转发器相似,不 同的是在两级变频器之间增加了解调、信同的是在两级变频器之间增加了解调、信 号处理和调制等三个单元。号处理和调制等三个单元。 2控制分系统控制分系统 控制分系统由各种可控的调整装置,控制分系统由各种可控的调整装置, 如各种喷气推进器、各种驱动装置和各种如各种喷气推进器、各种驱动装置和各种 转换开关等组成。转换开关等组成。 在地面遥控指令站的指令控制下,对在地面遥控指令站的指令控制下,对 卫
39、星的姿态、轨道位置、各分系统的工作卫星的姿态、轨道位置、各分系统的工作 状态和主、备用设备的切换等进行控制和状态和主、备用设备的切换等进行控制和 调整。控制分系统是一个执行机构,即执调整。控制分系统是一个执行机构,即执 行遥测指令分系统的指令的机构。行遥测指令分系统的指令的机构。 3遥测指令分系统遥测指令分系统 地球上的控制站经常不断地需要了解地球上的控制站经常不断地需要了解 卫星内部设备的工作情况,有时要通过遥卫星内部设备的工作情况,有时要通过遥 测指令信号控制卫星上设备产生一定的动测指令信号控制卫星上设备产生一定的动 作,如当某部件发生故障时,能够自动地作,如当某部件发生故障时,能够自动地 换接备用部件等。
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