第七章_卫星通信系统

1、 第七章第七章 卫星通信系统卫星通信系统 通信卫星 空中移动站 手持机 陆上移动站 地球站 海上移动站 中央通信枢纽 跟踪遥测站 图 8-1 卫星通信示意图 卫星卫星接收接收系统示意图系统示意图InternetInternet 卫卫 星星路由器路由器防火墙防火墙传输中心传输中心发送天线发送天线局域网或局域网或CATVCATVModemModemModemModem单终端用单终端用户户点播服务器点播服务器功分器功分器ModemModem卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机或或 卫星接收机卫星接收机多终端用户多终端用户各办学单位传送的节目各办学单位传送的节目1.卫星通信原理卫星通信原理 卫星通

2、信是指利用人造地球卫星作为中继卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站，转发或反射无线电波，在两个或多个地球站，转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。站之间进行的通信。卫星通信可以分为延迟式和同步式。卫星通信可以分为延迟式和同步式。延迟式：接收延迟式：接收存储存储延迟转发延迟转发同步式：目前常用方式。同步式：目前常用方式。7.1 卫星通信系统基本概念卫星通信系统基本概念参考书：孙学康参考书：孙学康 张政张政 微波与卫星通信微波与卫星通信 卫星通信卫星通信指利用人造地球卫星作为卫星通信指利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电波中继站转发或反射无线电波, ,在两个在两个或多个地球

3、站之间进行的通信。或多个地球站之间进行的通信。地球站是设在地球陆地、海洋、空中的固定或移动无线通信站点。地球站是设在地球陆地、海洋、空中的固定或移动无线通信站点。 卫星通信又是宇宙无线电通信形式之一，而宇卫星通信又是宇宙无线电通信形式之一，而宇宙通信是指以宇宙飞行体为对象的无线电通信，宙通信是指以宇宙飞行体为对象的无线电通信，它有三种形式：它有三种形式： 卫星轨道LEO高度在5001500Km，MEO高度在100002000Km，HEO距地最近点为10002100Km，最远点为395050600Km，静止轨道卫星高度约为35785.5Km（通常近似为36000Km）， 如图所示的是卫星通如图所

4、示的是卫星通信的示意图。信的示意图。静止卫星的配置目前国际卫星通信组织负责建立的国际卫目前国际卫星通信组织负责建立的国际卫星通信系统（星通信系统（INTELSAT），简称），简称IS，就是利，就是利用静止卫星来实现全球通信的。用静止卫星来实现全球通信的。三颗同步卫星分别位于太平洋、印度洋和三颗同步卫星分别位于太平洋、印度洋和大西洋上空，它们构成的全球通信网承担着大大西洋上空，它们构成的全球通信网承担着大约约80%的国际通信业务和全部国际电视转播业的国际通信业务和全部国际电视转播业务。务。卫星通信示意图静止卫星的运行轨道与观察参数(1) 静止卫星的发射 要使卫星进入运行轨道，必须依靠运载火要使卫

5、星进入运行轨道，必须依靠运载火箭。要想使卫星绕地球运转，还必须使卫星的箭。要想使卫星绕地球运转，还必须使卫星的初始速度大于初始速度大于8km/s。但单级火箭的速度只能。但单级火箭的速度只能达到达到2.5km/s，因此，发射静止卫星必须采用，因此，发射静止卫星必须采用带有捆绑技术的三级火箭。捆绑技术就是把几带有捆绑技术的三级火箭。捆绑技术就是把几支小火箭捆在大火箭的第一级上，用以提高发支小火箭捆在大火箭的第一级上，用以提高发射的飞行速度，卫星装在第三级火箭的前端射的飞行速度，卫星装在第三级火箭的前端.第一宇宙速度第一宇宙速度：7.9km/s 地球11.2km/sv7.9km/sV2=11.2km

6、/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所谓宇宙速度就是从地球表面发射飞行器，飞行器环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小速度，分别称为第一、第二、第三宇宙速度 要想使卫星绕地球运转，必须使卫要想使卫星绕地球运转，必须使卫星的初始速度大于星的初始速度大于8km/s。但单级。但单级火箭的速度只能达到火箭的速度只能达到2.5km/s，因，因此，发射静止卫星必须采用带有捆此，发射静止卫星必须采用带有捆绑技术的三级火箭。捆绑技术就是绑技术的三级火箭。捆绑技术就是把几支小火箭捆在大火箭的第一级把几支小火箭捆在大火箭的第一级上，用以

7、提高发射的飞行速度。上，用以提高发射的飞行速度。同步轨道卫星发射发射过程进入初始轨道进入转移轨道进入漂移轨道进入静止轨道一颗自旋稳定的静一颗自旋稳定的静止卫星的发射过程止卫星的发射过程大体可分为如下几大体可分为如下几个阶段个阶段l开始发射后，依次点燃开始发射后，依次点燃三级火箭的一、二级火箭，三级火箭的一、二级火箭，把卫星送到初始轨道。把卫星送到初始轨道。l卫星在初始轨道上只飞卫星在初始轨道上只飞行一小段，当卫星快要到行一小段，当卫星快要到达初始轨道与赤道平面的达初始轨道与赤道平面的交点时，要点燃第三级火交点时，要点燃第三级火箭，以使卫星脱离初始轨箭，以使卫星脱离初始轨道而进入转移轨道道而进入

8、转移轨道l卫星在转移轨道上运行卫星在转移轨道上运行了几圈，完成了上述各了几圈，完成了上述各项准备工作后，当再次项准备工作后，当再次到达远地点时，就要启到达远地点时，就要启动远地点发动机，使卫动远地点发动机，使卫星进入漂移轨道星进入漂移轨道图远地点的轨道变换图远地点的轨道变换(2)通信卫星的姿态控制通信卫星的姿态控制卫星上装有通信用的定向天线，要求定向天线的波束应指卫星上装有通信用的定向天线，要求定向天线的波束应指向地球中心或某覆盖区的中心。向地球中心或某覆盖区的中心。（1 1）角度惯性控制）角度惯性控制 角度惯性控制也叫角度惯性控制也叫自旋稳定法自旋稳定法，是早期静止卫星常用的，是早期静止卫星

9、常用的姿态控制方法。姿态控制方法。 采用自旋稳定法的卫星，如采用自旋稳定法的卫星，如IS-IS-，IS-IS-等，卫星的天等，卫星的天线要安装在一个平台上。线要安装在一个平台上。 （2 2）三轴稳定法）三轴稳定法 三轴稳定法是指卫星的姿态是由稳定穿过卫星重心的三三轴稳定法是指卫星的姿态是由稳定穿过卫星重心的三个轴来保证的。这三个轴分别在卫星轨道的个轴来保证的。这三个轴分别在卫星轨道的切线、法线和轨切线、法线和轨道平面的垂线道平面的垂线等三个方向上，分别对应叫做等三个方向上，分别对应叫做滚动轴滚动轴、俯仰轴俯仰轴和和偏航轴偏航轴，三轴可以采用喷气、惯性飞轮或电机等来直接分，三轴可以采用喷气、惯性

10、飞轮或电机等来直接分别控制每个轴保持稳定。别控制每个轴保持稳定。图三轴稳定法示意图图三轴稳定法示意图.静止卫星的观察参数静止卫星的观察参数若已知地球站若已知地球站A A的几何关系的几何关系. .其中地球站其中地球站A A的经度和纬度的经度和纬度分别为分别为 和和 , ,静止卫星静止卫星S S的星下点的经度和纬度分别的星下点的经度和纬度分别 和和 0 0 经度差经度差 : -: -纬度差纬度差: -0=: -0=地面站仰角地面站仰角: :地面站方位角地面站方位角: :站星距离：站星距离：11121211211)cos(cos1151. 0coscosarctge 在地球站的调测、开通和使用过程中

11、，都要知在地球站的调测、开通和使用过程中，都要知道地球站天线工作时的道地球站天线工作时的方位角方位角a和和仰角仰角e。 此外，为了计算自由空间的传播损耗，还必须知道地此外，为了计算自由空间的传播损耗，还必须知道地球站与卫星之间的距离球站与卫星之间的距离站星距站星距。1sintgarctgakmdcoscos302. 0023. 1422381 静止卫星观察参数图解卫星位于地球站西侧侧卫星位于地球站东侧方位角aa180180静止卫星静止卫星S与地球站与地球站A的几何关系的几何关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：卫星位于地球站西侧侧卫星位于地球站东侧

12、方位角aa180180卫星位于地球站西侧侧卫星位于地球站东侧方位角aa360【例1-1】“亚太一号”卫星的星下点s的经度为2=138.00E(东经)，北京地球站的参数为1=116.45E,1=39.92，求北京地球站的仰角、方位角和站星距。解 由已知条件得知：1=39.92，经度差=21=138.00116.45=21.55代入公式得仰角又求得方位角a=arctg)92.39sin()55.21(tg=31.61由于卫星位于地球站东侧，故实际方位角为：180-a=180-31.61=148.39站星距d=42238)55.21cos()92.39cos(302. 0023. 1=37955km

13、Odyssey系统组成系统组成：空间段、地面段和用户：空间段、地面段和用户单元单元3个部分个部分Odyssey系统的空间段系统的空间段星座采用星座采用12颗高度约为颗高度约为10000km的卫的卫星分布在倾斜星分布在倾斜55的的3个轨道平面上个轨道平面上构成，使用构成，使用L/ /S/ /Ka频段频段 中/低轨道卫星移动通信系统Odyssey系统地面段系统地面段包括卫星管理中心、服务运作中心、包括卫星管理中心、服务运作中心、地球站、关口站、地面网络地球站、关口站、地面网络Odyssey系统的用户单元系统的用户单元最主要的用户单元是手机，它将采用最主要的用户单元是手机，它将采用双模式，可以同时在

14、双模式，可以同时在Odyssey系统及系统及蜂窝网中使用，并可自动切换蜂窝网中使用，并可自动切换1. 中轨道卫星系统简介（Odyssey）系统组成：系统组成：卫星星座、关口地球站、系统卫星星座、关口地球站、系统控制中心、网络控制中心和用户单元等组控制中心、网络控制中心和用户单元等组成成 （1）铱（）铱（Iridium）系统简介）系统简介 铱系统卫星星座的配置铱系统卫星星座的配置 中/低轨道卫星移动通信系统2. 低轨道卫星系统简介（Iridium）星座：星座：共有共有66颗卫颗卫星，另外还有星，另外还有7颗颗空中备用星。这些空中备用星。这些卫星均匀分布在大卫星均匀分布在大致南北方向的致南北方向的

15、6条条轨道上，每条轨道轨道上，每条轨道上均匀分布上均匀分布11颗卫颗卫星。所有卫星均沿星。所有卫星均沿同一方向飞行。同一方向飞行。 铱星系统的通信链路铱星系统的通信链路 2. 低轨道卫星系统简介（Iridium） 铱星系统的关口站铱星系统的关口站 关口站是控制用户终端接入并提供系统和公关口站是控制用户终端接入并提供系统和公共交换电话网（共交换电话网（PSTN）间接口的地球站）间接口的地球站 铱星系统的用户终端铱星系统的用户终端 用户终端（用户终端（ISU：Iridium Subscriber Unit）以便）以便携式话音单元为基础，有手持机、车载终端和半携式话音单元为基础，有手持机、车载终端和

16、半固定终端固定终端3种不同产品种不同产品 2. 低轨道卫星系统简介（Iridium） （2）全球星（）全球星（Globalstar）系统简介）系统简介设计思想：设计思想：利用利用LEO卫星组成一个连续覆盖全球卫星组成一个连续覆盖全球的移动通信卫星系统，向世界各地提供话音、数的移动通信卫星系统，向世界各地提供话音、数据或传真、无线电定位业务据或传真、无线电定位业务系统组成：系统组成：由空间段的卫星、地面段的关口站、由空间段的卫星、地面段的关口站、星座控制设备和网络中心（星座控制设备和网络中心（NCC）以及用户终端）以及用户终端组成组成2. 低轨道卫星系统简介通常卫星通信系统是由通常卫星通信系统是

17、由地球站地球站、通信卫星通信卫星、跟跟踪遥测及指令系统踪遥测及指令系统和和监控管理系统监控管理系统4大部分组成的。大部分组成的。两个地球站之间的卫星通信线路是由发端地球两个地球站之间的卫星通信线路是由发端地球站，上、下行无线传输路径和收端地球站组成的。站，上、下行无线传输路径和收端地球站组成的。4. 卫星通信种类卫星通信种类按卫星的制式分类：按卫星的制式分类：按卫星的覆盖范围分类：按卫星的覆盖范围分类： 国际卫星通信系统；国际卫星通信系统； 国内卫星通信系统；国内卫星通信系统； 区域卫星通信系统。区域卫星通信系统。按用户的性质分类：按用户的性质分类： 公用卫星通信系统；公用卫星通信系统； 专用

18、卫星通信系统；专用卫星通信系统； 军用卫星通信系统。军用卫星通信系统。5. 5. 卫星业务的频率分配卫星业务的频率分配频段频率范围(GHz)VHF0.10.3UHF0.31.0L1.02.0S2.04.0C4.08.0X8.012.0Ku12.018.0K18.027.0Ka27.040.0V40.075.0W75.0110.0mm110.0300.0mm300.03000.0ITU的频段表示法：的频段表示法：频段频段编号编号表示表示符号符号频率范围频率范围(不含下不含下限，包含上限限，包含上限)相应的米相应的米制划分制划分频段的米制频段的米制缩写缩写4VLF330kHz万米波万米波B.Mam

19、5LF30300kHz千米波千米波B.km6MF3003000kHz百米波百米波B.hm7HF330MHz十米波十米波B.dam8VHF30300MHz米波米波B.m9UHF3003000MHz分米波分米波B.dm10SHF330GHz厘米波厘米波B.cm11EHF30300GHz毫米波毫米波B.mm123003000GHz亚毫米波亚毫米波6. 6. 卫星通信的发展现状卫星通信的发展现状3) 3) 星上卫星通信系统星上卫星通信系统4) 4) 低轨移动低轨移动 5) 5) 移动卫通移动卫通 代表代表 APMTAPMT系统亚太卫星移动通信系统系统亚太卫星移动通信系统(2)卫星通信的多址技术p FD

20、MA多址技术 单址载波 多址载波 单路单载波（SCPC）p TDMA多址技术p CDMA多址技术7.2 7.2 卫星通信中的微波系统卫星通信中的微波系统 卫星通信卫星通信发射天线发射天线接收天线上行频上行频下行频下行频卫星卫星增益增益88dBf =6GHzf =4GHz接收信号电平接收信号电平-97.6dBW(6.5W)发射机有效全向辐射功率：发射机有效全向辐射功率：EIRP=Pt+Gt-Lr(20kW)-114.6dBW低噪放低噪放40dB中放中放44.6dB输出信号电平输出信号电平-30dBW(1mW)Lr发射机到天线之间的馈线损耗发射机到天线之间的馈线损耗卫星通信线路载波功率的计算卫星通

21、信线路载波功率的计算 1. 天线增益天线增益G 在卫星通信中，一般使用定向天线，把电磁波能量聚集在某个方向上辐射。设天线开口面积为A，天线效率为, 波长为， 天线直径为D，则天线增益为 224DAG(4.1) 2. 有效全向辐射功率有效全向辐射功率(EIRP) 通常把卫星和地球站发射天线在波束中心轴向上辐射的功率称为发送设备的有效全向辐射功率。它是天线发射功率PT与天线增益GT的乘积，即 EIRP = PTGT W 设发射机末级功放输出功率为Po, 馈线损耗为LFT(LFT1), 则上式还可写为 WEIRPFTToLGP或用分贝表示，即 EIRP=Po+GT-LFTdBW 式中，方括号表示取其

22、dB值。 3. 载波接收功率载波接收功率 卫星或地球站接收机输入端的载波功率一般称为载波接收功率，记作C，C以dBW(以1W为零电平的分贝)为单位。 设发射机的有效全向辐射功率为EIRPdBW，接收天线增益为GRdB，接收馈线损耗为LFRdB，大气损耗为LadB，自由空间损耗为LPdB, 其它损耗为Lr dB, 则接收机输入端的载波接收功率CdBW可以表示为 C=EIRP+GR-La-LP-Lr-LFR =Po-LFT+GT+GR-La-LP -Lr-LFR (4.5) 【例 】已知IS-号卫星作点波束 1872 路运用时， 其有效全向辐射功率EIRPS= 34.2 dBW, 接收天线增益GR

23、S=16.7 dB。又知某地球站有效全向辐射功率EIRPE=98.6dBW, 接收天线增益GRE=60.0dB, 接收馈线损耗LFRE=0.05dB。试计算卫星接收机输入端的载波接收功率CS和地球站接收机输入端的载波接收功率CE。 解解 若上行线路工作频率为 6 GHz，下行线路工作频率为 4 GHz，距离d=40 000km, 则利用式可求得上行线路传输损耗LU为 LU = 200.04 dB下行线路传输损耗LD为 LD = 196.52 dB忽略La、Lr和LFRS)求得卫星接收机输入端的载波接收功率CS为 CSEIRPE+GRS-LU =-84.74 dBW 地球站接收机输入端的载波接收

24、功率CE(忽略La和Lr)为 CE =EIRPS+GRE-LD-LFRE = -102.37dBW 通信卫星各系统由通信卫星各系统由 通信分系统通信分系统 控制分系统控制分系统 遥测与指令分系统遥测与指令分系统 电源分系统电源分系统 温控分系统温控分系统 5 5个部分组成。个部分组成。 通信卫星的组成通信卫星的组成图图 通信卫星的组成通信卫星的组成由各种可控的调由各种可控的调整装置，如各种整装置，如各种喷气推进器、各喷气推进器、各种驱动装置和各种驱动装置和各种转换开关等组种转换开关等组成成由光电器件组成由光电器件组成 硅硅卫星上的电源除要卫星上的电源除要求体积小、重量轻、求体积小、重量轻、效率

25、高和可靠性之效率高和可靠性之外，还要求电源能外，还要求电源能在长时间内保持足在长时间内保持足够的输出够的输出为了使通信卫星为了使通信卫星在星蚀期间也能在星蚀期间也能工作，一般常用工作，一般常用可以充、放电的可以充、放电的化学电池作为二化学电池作为二次电池与太阳能次电池与太阳能电池并用。电池并用。图图 通信卫星的组成通信卫星的组成行波管功率放大行波管功率放大器和电源系统等器和电源系统等部分产生热而升部分产生热而升温温地球上的控制站地球上的控制站经常不断地需要经常不断地需要了解卫星内部设了解卫星内部设备的工作情况，备的工作情况，有时要通过遥测有时要通过遥测指令信号控制卫指令信号控制卫星上设备产生一

26、星上设备产生一定的动作定的动作图图 卫星转发器卫星转发器组成的方框图组成的方框图(5) 卫星上卫星上通信分系统通信分系统又分为：又分为：转发器转发器和和星上天线星上天线两部分两部分单变频转发器单变频转发器双变频转发器双变频转发器星上处理转发器星上处理转发器（1 1）通信分系统的转发器）通信分系统的转发器 通信分系统分为转发器和卫星天线两大部分通信分系统分为转发器和卫星天线两大部分卫星上的信号处理大体包括三种类型：卫星上的信号处理大体包括三种类型：一种是对数字信号进行判决和再生，使噪声不积累；一种是对数字信号进行判决和再生，使噪声不积累；另一种是在多个卫星天线波束之间进行信号交换与处另一种是在多

27、个卫星天线波束之间进行信号交换与处理；理；第三种是对信号进行更复杂的变换、交换和处理。第三种是对信号进行更复杂的变换、交换和处理。卫星天线有两种类型卫星天线有两种类型: : 一种是用于遥控、遥测和信标信号的全向天一种是用于遥控、遥测和信标信号的全向天线，接收地面的指令及向地面发送遥测数据。线，接收地面的指令及向地面发送遥测数据。这种天线常用鞭状、螺旋形、绕杆式或套筒这种天线常用鞭状、螺旋形、绕杆式或套筒偶极子天线，属于高频或甚高频天线。偶极子天线，属于高频或甚高频天线。 另一种是用于通信的微波定向天线，根据波另一种是用于通信的微波定向天线，根据波束宽度不同，分为三类。束宽度不同，分为三类。 全

28、球波束天线：全球波束天线：波束宽度约为波束宽度约为17171818, , 增益增益151518dB , 18dB , 一般通信用途；一般通信用途； 点波束天线：点波束天线：其波束比全球波束窄得多，故增其波束比全球波束窄得多，故增益较高，但其辐射的区域比全球波束小得多。益较高，但其辐射的区域比全球波束小得多。 区域波束天线：区域波束天线：如果地面要求覆盖的区域形状如果地面要求覆盖的区域形状不规则，就要用区域波束天线，也称赋形波束天不规则，就要用区域波束天线，也称赋形波束天线。线。 其覆盖区域可通过修改天线反射器的形状其覆盖区域可通过修改天线反射器的形状或使用多个馈源从不同方向照射天线反射器，由或

29、使用多个馈源从不同方向照射天线反射器，由反射器产生多个波束的组合来实现。反射器产生多个波束的组合来实现。各种波束覆盖示意图卫星天线系统示意图卫星天线系统示意图 一般来说，对地球站应有以下几方面的要一般来说，对地球站应有以下几方面的要求。求。 发送的信号应是宽频带、稳定、大功率发送的信号应是宽频带、稳定、大功率的信号，能接收由卫星转发器转发来的微弱信的信号，能接收由卫星转发器转发来的微弱信号。号。 可以传输多路电话、电报、传真，可以传输多路电话、电报、传真， 以及高速数据、电视等多种业务的信号。以及高速数据、电视等多种业务的信号。 性能稳定、可靠，维护、使用方便。性能稳定、可靠，维护、使用方便。

30、 建设成本和维护费用不应太高。建设成本和维护费用不应太高。 为了保证所传送信号的质量，要求地球站为了保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，一般为几百瓦十的发射机能够发射较大的功率，一般为几百瓦十几千瓦，而且要求所发射的射频信号功率非常稳定，几千瓦，而且要求所发射的射频信号功率非常稳定，否则会造成卫星转发器的功放内交调分量增大，波否则会造成卫星转发器的功放内交调分量增大，波动应小于动应小于0.5dB0.5dB。 G/TG/T是地球站接收天线的增益是地球站接收天线的增益G G与地球站接与地球站接收系统的等效噪声温度收系统的等效噪声温度T T的比值，它表征了地球站的比值，它表征

31、了地球站对微弱信号的接收能力，称为地球站的品质因数。对微弱信号的接收能力，称为地球站的品质因数。为减小交调干扰，必须对地球站在负载轻为减小交调干扰，必须对地球站在负载轻（即通话数少）的时候所发射的射频频谱能量密度（即通话数少）的时候所发射的射频频谱能量密度加以限制。加以限制。地球站所发射的射频信号的频率必须很精地球站所发射的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确，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。的有效利用，还会在卫星转发器中产生交调噪声。话音信号是在话音信号是在150KHz150KHz内，图像在内，图像在250K

32、Hz250KHz内。内。（5 5）干扰波辐射的限制）干扰波辐射的限制 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，规定地球站因多载波引波通信系统形成干扰，规定地球站因多载波引起的交调干扰及带外总的有效全向幅射功率应起的交调干扰及带外总的有效全向幅射功率应小于限定值。小于限定值。 下图所示的为地球站的天线馈线系统下图所示的为地球站的天线馈线系统方框图。它与视距微波通信天馈线系统相比，方框图。它与视距微波通信天馈线系统相比，显然多了一套天线跟踪卫星的系统，即地球站显然多了一套天线跟踪卫星的系统，即地球站天线的轴要始终对准卫星方向。天线的轴要始终对准卫星方向。

33、地球站天线馈线系统的组成地球站天线馈线系统的组成 下行链路损耗一般下行链路损耗一般200dB200dB， 2-32-3级参量放大器，级参量放大器，后接晶体管放大器或场效应管放大器，后接晶体管放大器或场效应管放大器， 参量放参量放大器所用器件一般采用变容管或者泵源，甚至可大器所用器件一般采用变容管或者泵源，甚至可以采用制冷方法。有时需要两次变频，第一中频以采用制冷方法。有时需要两次变频，第一中频可以用可以用1GHz1GHz，1.4GHz1.4GHz或或1.7GHz1.7GHz。选取工作频段时，考虑的主要因素有：选取工作频段时，考虑的主要因素有：（1 1）天线系统接收的外界干扰噪声要小；）天线系统

34、接收的外界干扰噪声要小；（2 2）电波传播损耗要小；）电波传播损耗要小；（3 3）适用于该频段的设备重量要轻，且体积小；）适用于该频段的设备重量要轻，且体积小；（4 4）可用频带宽，以便满足传输信息的要求；）可用频带宽，以便满足传输信息的要求；（5 5）与其他地面无线系统（雷达系统、地面微波中）与其他地面无线系统（雷达系统、地面微波中继通信系统等）之间的相互干扰要尽量小；继通信系统等）之间的相互干扰要尽量小；（6 6）尽可能地利用现有的通信技术和设备。）尽可能地利用现有的通信技术和设备。 目前大多数卫星通信系统选择了如下频段：目前大多数卫星通信系统选择了如下频段：（1 1）UHFUHF（超高频

35、）频段（超高频）频段400/200MHz400/200MHz；（2 2）微波）微波L L频段频段1.6/1.5GHz;1.6/1.5GHz;（3 3）微波）微波C C频段频段6.0/4.0GHz;6.0/4.0GHz;（4 4）微波）微波X X频段频段8.0/7.0GHz;8.0/7.0GHz;（5 5）微波）微波KuKu频段频段14.0/12.0GHz14.0/12.0GHz和和14.0/11.0GHz;14.0/11.0GHz;（6 6）微波）微波KaKa频段频段30/20GHz30/20GHz。4. 4. 卫星通信电波传播的特点卫星通信电波传播的特点增益增益88dBf =6GHzf =4

36、GHz接收信号电平接收信号电平-97.6dBW(6.5W)发射机有效全向辐射功率：发射机有效全向辐射功率：EIRP=Pt+Gt-Lr(20kW)-114.6dBW低噪放低噪放40dB中放中放44.6dB输出信号电平输出信号电平-30dBW(1mW)Lr发射机到天线之间的馈线损耗发射机到天线之间的馈线损耗卫星通信链路卫星通信链路5. 5. 卫星通信中的噪声与干扰卫星通信中的噪声与干扰 卫星通信系统是以大气作为传输介质来卫星通信系统是以大气作为传输介质来完成地球站与卫星转发器之间的信息交互的。由完成地球站与卫星转发器之间的信息交互的。由于其传输路径长，接收机所接收的信号功率非常于其传输路径长，接收

37、机所接收的信号功率非常弱，因此对噪声非常敏感。弱，因此对噪声非常敏感。 系统中的任何器件和设备工作时，都会系统中的任何器件和设备工作时，都会给系统引入热噪声，其功率为给系统引入热噪声，其功率为N=KTBN=KTB，与数字微波，与数字微波中的噪声功率的形式相同。中的噪声功率的形式相同。K K：波尔兹曼常数：波尔兹曼常数 1.381.381010-23-23 ；T T：绝对温度；：绝对温度； B B： 带宽带宽 天线是完成射频信号的发送与接收工作的设备。天线是完成射频信号的发送与接收工作的设备。 根据噪声源产生的原因，噪声源大致可分为自然根据噪声源产生的原因，噪声源大致可分为自然噪声源和人为噪声源

38、两大类。自然噪声源包括宇宙噪噪声源和人为噪声源两大类。自然噪声源包括宇宙噪声、太阳噪声、地面噪声、大气层吸收和降雨损耗等声、太阳噪声、地面噪声、大气层吸收和降雨损耗等产生的噪声。产生的噪声。由于噪声是通过接收机天线进入系统的，为了衡量由于噪声是通过接收机天线进入系统的，为了衡量进入接收系统的噪声大小，因而我们提出了一个新进入接收系统的噪声大小，因而我们提出了一个新的物理量的物理量天线噪声温度。下图给出了一个典型天线噪声温度。下图给出了一个典型地面站受到大气吸收（实线）和银河系外噪声（虚地面站受到大气吸收（实线）和银河系外噪声（虚线）影响时的天线噪声温度示意图。线）影响时的天线噪声温度示意图。天线噪声温度与仰角天线噪声温度与仰角和频率的关系和频率的关系在卫星接收系统，除接收天线会给系统引入在卫星接收系统，除接收天线会给系统引入噪声外，其他器件如低噪声放大器、下变频器以噪声外，其他器件如低噪声放大器、下变频器以及天线与低噪声放大器间的馈线都会是系统的重及天线与低噪声放大器间的馈线都会是系统的重要噪声来源。如果天线与低噪声放大器间的馈线要噪声来源。如果天线与低噪声放大器间的馈线对信号具有对信号具有1/L1/L的衰减量，那么接收系统噪声温的衰减量，那么接收系统噪声温度度T