第二章卫星通信系统

1、第二章通信系统第一节概述一、通信历史回顾l1945年10月，英国人A.C.克拉克提出静止通信的设想。l1957年10月4日，世界上第一颗人造升空。l1960年10月，美利用“信使1B”进行延迟中继通信。l1963年11月，美日利用“中继1号”地进行了横跨太平洋的有源中继通信。l1966年10月至1967年9月，4颗“国际通信”升空，通信容量为400个比问话路，通信能力遍及。l1975年至1979年，2颗“国际通信A”升空，每颗有20个转发器，通信容量为6250个双向话路和2路彩色电视， 为7年。l90年”升空，使用了大量的始，“国际通信窄波束，并开发应用了5种新技术。该双向话路加4路彩色电视。

2、可同时传送10万个l1984年4月8日，我国发射“东方红型”试验通信(STW1)，4月6日定点于东经125度赤道上空。l1986年2月1日，发射“东方红-型”实用通信广播（STW-2），2月20日定点于东经103度赤道上空，用于部分电视、广播及通信的传输。l1988年3月7日，我国发射又一颗实用通信(东方红甲)，3月22日定点在东经87.5度赤道上空。l1988年12月22日，我国又发射1颗实用通信(东方红甲)，12月30日定点在东经110.5度赤道上空，作为前一颗“东方红甲”的后继星。l1990年2月4日，我国再发射1颗实用通信（东方红甲），2月13日定点在东经98度赤道上空。l1994年1

3、2月1日，我国发射由空间技术研制，达到国际80年代水平的“东方红)实用广播通信。二、我国通信现状l1984年4月，我国第一颗同步通信发射并投入使用，标志着我国通信从研制转入实用阶段。l 在80年代中期，4颗东二甲同步通信的发射网 。与交付使用，建立了公用通信网和上个世纪末，我国通信所取得的成绩：1、地球站、通信网与双向话路等方面：l 37座大中型线路 。通信地球站，开通7万条双向l 建立了约80个低成本VSAT通信网，终端约1万多个。涉及、煤炭、电力、石油、日报、公司及以三金工程公司。为代表的金字号工程等许多部门和2、在移动通信网方面 ：l 开通了约400500个国际海事M型站A型站和几十个l

4、 将建立静止轨道区域性移动通信系统。3、在通信技术体制方面：已研制生产了SCPC、CDMA、MCPC等通信体制的设备，并用于各种不同的通信系统中 。尚存不足之处：l VSAT小型地球站设备，除天线外，国内市场几乎全被国外占据 。l 在轨运行的外制造的。，除东方红三号外，都是国三、通信在广播电视中的应用1.广电行业应用的历程 20世纪80年代初期，星技术应用的一个方面，列入决定将广播电视业务做为卫的发展计划 。 1985年开始，研制和发射了“东方红二号”，通过卫星传送CCTV1和CCTV2电视目。 进入90年代，以及的多路声音广播节纷纷申请用传本省的广播电视。 到1998年，的31个省级全部上星

5、传输，的9套，共有44套电视加在上传输。 于1999年初，中广影视（CBSat）开始了卫星电视（DTH）试验集中打包在鑫诺，将和40多套（SINOSat）上。2.竞争不可避免，出路在于发展 渗透和反渗透 发展业务（BSS）的突出优势和重要意义：（1） 尽快占领轨道间权益；（2） 促进火箭、，使其产生效益，维护的空制造业、电子制造业、影视信息制作业协调发展，扩大内需，形成规模，创造新的增长点；（3）丰富电道，满足观众需求，有效地缩小卫星电视的市场空间，起到反渗透作用；（4）直接接收，不受地理条件的限制，可有效地提高以往难以覆盖地区的人口覆盖率；（5）采用最新的数字压缩技术，通道的利用率将大大提高

6、，系统的造价和运行成本得以大大降低；（6）采用条件接收（CA）和综合商务系统（IBS）管理，经营更加灵活高效，服务更周全。3.新世纪的展望 在今后5-10年的发展中确定建立中国的系统，开展用户服务，力争2015年达到5000万用户。 跟踪国际上对Ka的研究，适时开展多交互技术试验，为新技术的应用创造有利的条件和环境，让中国的广播电视应用跟上世界的发展四、互联网技术1、VSAT（甚小口径天线）的发展 VSAT是通信中的主流技术，它的应用相当和普及，一些在VSAT市场角逐的大公司投入大量的资金和人力正在进行一场提高网络速度的竞争。传统VSAT提供的业务速率：入向链路速率达到64kbs，出向链路速率

7、一般可达到512kbs。 目前最高网络速率达到20Mbs或更高。 VSAT系统还不断吸取各种最新IP Multicast、数字广播技术、PUSH技术，支持TCPIP、UDPIP等协议，把高速宽带广播的特点扩展到网络应用。2、VSAT系统在Internet接入方面的应用主要有以下几种方式：(1)、为大型ISP提供Internet连接(2) 、扩展Internet到边远地区并在ISP间提供(3) 、直连到计算机（包括连接到LAN服务器3、Internet技术热点(1)、提高链路TCPIP性能协议网关 同步轨道通信系统，存在时延长、误码率高和带宽不对称等问题，严重影响了TCPIP的性能。 优化措施包

8、括：调整传输协议在链路应用中链路上TCP的负荷：使用协议转换网关。的参数：减轻(2)、外交互通信技术 如果一种通信系统的收发信道彼此分离，并且可以实现一个发信道对应于一个或多个收信道这两种特征，称之为外交互通信。外交互技术组网灵活，系统用户容量大，很容易适应于传输比例大范围内变化的非平衡传输。 采用外交互通信技术，能将各为双向网络通信系统,也是目前高速广播系统改造通信领域中的一个热点。外交互通信技术实现成本可以降得很低。如一套接收站，天）可在5000-6000元价格（包括天线、可以降到45厘米。线外交互技术来实现通信存在的问题：1） 系统与互联网兼容性问题。2） 系统用户容量低。3） 速率较低

9、。4、宽带通信技术的未来系统，大多利用Ka频段（20现代宽带30GHz），至EHF或QF（405060GHz）的更高频段。可以发展成为全球信息高速公路的重要组成部分，成为实现全球无缝个人通信、Internet空中高速通道必不可少的。而且最终进入家庭。1、1通信的 基本概念通信是指利用人造地球作为中继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。通信属于宇宙无线电通信。宇宙通信有三种基本形式：（1） 、地球站与宇宙站之间的通信；（2） 、宇宙站之间的通信；（3） 、通过宇宙站转发或反射进行的地球站之间的通信。与其它通信相比，通信的主要优点是：通信距离远，且费用和通信距离无关；工作频段宽

10、，通信容量大，适用于多种业务传输。通信线路稳定可靠，通信质量高；以广播方式工作，具有大面积覆盖能力而通信灵活机动；可以自发自收进行监测。静止通信也存在某些不足：两极地区为通信盲区，高纬度地区通信效果不佳；发射和技术比较复杂；存在日凌中断现象有较大的信号延迟和回波干扰；通信需要有高可靠、长的通信；通信要求地球站有大功率发射机、高灵敏度和高增益天线总而言之，通信有优点，也存在一些缺点，这些缺点与优点相比是次要的，而且有的缺点随着通信技术的发展，已经得到或正在得到解决。下图是静止与地球相对位置的示意图。由此可见，只需三颗等间隔配置静止就可以实现信。1、3通信系统的组成空间分系统通信地球站通信系统跟踪

11、遥测及指令分系统管理分系统的组成和功能1、4通信通信由以下部分组成：1、天线分系统天线系统由两部分组成：接受地球指令，发射遥测数据和信标的全向天线；通信用微波天线。2、通信分系统（转发器）上的通信系统称为转发器，其主要功能是：接收上行信号，进行放大变频，经功率放大后，作为下行信号发回地球。转发器有两类：透明转发器处理转发器（1） 透明转发器：仅对信号进行放大、变频、功放。单纯完成转发任务，不作其他处理。（2） 处理转发器：转发时还要进行多种形式的处理。3、电源分系统太阳能电池和蓄电池组成。4、遥测、指令分系统检测、发射分系统信息。5、的各种运行、工作状态。1、6通信工作频段及电波特点1.6.1

12、 工作频段的选择工作频段主要考虑电离层的反射、吸收；对流层的吸收、散射损耗等因数与频率的关系。一般工作频段选择在1G10G；最理想的频率在46G。1.6.2 电波的特点1、自由空间的损耗通信中电波的损耗主要有自由空间的损耗和一般位于34万千米的太空，所以主的损耗。过程中，接收信号的功率为：大气损耗。由于要考虑自由空间在自由空间PT 为天线；GG为发射天线增益；为接收天线增益。TRA R为接收天线开口面积；自由空间损耗为：以分贝为表示为：式中d为地球站到静止的距离，可以取d=40000km电磁波在过程中除了与距离的平方呈反比衰减外，还要受大气因数（如水分、电离层等）的影响，而衰减。各种因数的影响

13、见下图：下图为雨、雾、云引起的损耗：3、移动多径通信电波的现象过程中，往往经过了反高频电波在射、散射、 绕射等途径，最后以波的形式到达接收天线，这种传输方式称为多径。多径在多径的过程中，由于现象称为多径途径变化引起的。引起途径改变的主要是通信双方位置的改变。4、多普勒频移由于通信双方相对位置在移动时，由多普勒效应引起的附加频移称为多普勒频移。1.6.3通信线路噪声在通信中，由于信号十分微弱，对通信质量产生影响的主要是信道噪声。（1） 宇宙噪声（2） 大气噪声（3） 降雨噪声（4） 干扰噪声（5） 地面噪声第2节通信体制概述通信的通信体制2.1通信系统的工作方式即面内容：通信体制。指以下两方1、

14、式通信采用的信号传输方式多路复用方调制方式编码方式多址连接方式2、信号处理和交换方式2.1.1基带信号和复用方式基带信号的形式模拟或数字、信源编码方式（增量调制或脉冲编码调制）、单路传输或多路传输。单路传输即单路单载波（SCPC）：一路信号去调制一个频率的载波。多路传输即群路制（MCPC）：用多路复用的基带信号去调制一个频率的载波。多路复用的方式采用频分多路和时分多路两种。2.1.2通信调制方式由于不同的数字调制方式具有不同的功率利用率和频带利用率，综合两方面考虑，现在主要采用二相移相键控和四相移相键控调制方式。随着转发器线性技术的发展，也有采用正交调幅QAM方式，以提高频率利用率。2.1.3

15、通信数字话音编码方式1、编码方式选择的原则：保证话音质量有较高的信道利用率2、两类编码技术：数码率越高越好数码率越低越好波形编码将时域信号直接编为数字代码如PCM、ADPCM等。参量编码抽取频域特征参量或其它参量进行数字编码的方式，如线性ADPCM 方式声编码器 LPC 等。一般常用2.1.4通信中的差错与扰码1、差错（1）、前向纠错（FEC）码是一种无反馈的差错方式，依靠在编码过程中选用适当的纠错码，在接收端进行识别纠错。特点：不需要重发，适合于传输时延大的白噪声信道。框图如下：前向纠错码（FEC）分为分组码和卷积码两大类。v 分组码主要采用：循环冗长校验（CRC）码和循环（BCH）码v 卷

16、积码主要采用：代数译码和概率译码两种方法（2）、重传技术是一种反馈差错方式，采向信道，当接收端收到信号被判有误时，反馈NAK(negetive acknowledgment)信号要求重发，直到信号被确认，反馈ACK(acknowledge)信号时，再下一组信号。特点：由于信道时延太长（单边时延为0.27秒），重传方式适合于非实时的数据信息传输。框图如下：重传技术（ARQ）分三种类型：1、停止与等待ARQ2、连续ARQ3、有选择的ARQ2.1.5多址联接方式和信道分配技术1、多址联接多址通信是指的任何地球站可以通过共同的接，常称之为“多址联接”。天线波束覆盖区内进行双边或多边通信联频分多址FDM

17、A时分多址TDMA多址联接方式码分多址CDMA空分多址SDMA2、信道分配制度信道对于不同的多址方式有不同的含义：FDMA转发器频段TDMA各地球站占用的时隙CDMA各站使用的码型预分配方式（PA）常用分配制度按需分配方式（DAMA）随机分配方式（RA）例如：曾经在国际种体制是：通信中传输多路采用最多的一模拟制频分多路复用调频频分多址预分配记为： FDMFMFDMAPA 或FDM/FM/FDMA/PA当前发展最快的式为：数字制时分多路复用数字调相频分多址预分配记为：TDMPSKFDMAPA或TDM/PSK/FDMA/PA多 址方式概述：通信的一个基本特点是，能进行多址通信(多址联接)。系统中的

18、各地球站均向信号，将这些信号混合并作必要的处理(如放大、变频等)与交换(如不同波束之间的交换)，然后向地球某区域转发或向地球的某些区域分别转发。多址通信示意图多址联接方式要解决的问题：（1） 、用怎样的信号传输方式，才能使接收站从这些信号中识别出发给本站的信号并知道发自何站?（2） 、怎样使转发器中进行混合的各站信号间的相互干扰尽量小?在通信中，信号的分割和识别可以利用信号的任一种参量（如频率、时间等）来实现。考虑到实际存在的噪声和其它因素的影响，最有效的分割和识别方法则是设法利用某些信号所具有的正交性，来实现多址联接。2、2频分多址（FDMA）方式：1、在多个地球站共用转发器的通信系统中，按

19、不同配置的射频频率来区别地址(地球站)的方式，就是频分多址(FDMA)。简单、可靠、便于实现是FDMA突出的优点频分多址的特点：（1）、属于功率受限通信系统，要求系统进行严格的功率。当地址或通路增加到一定程度时，的射频功率已被占用无余，而频带还有富裕，这样的功率受限系统。通信系统称为（2）、 为了避免因载频漂移致使各载波频谱重叠，产生“邻道干扰”在各载波占用的频带之间，要留有一定的间隙作为保护频带。干扰。（3）、要减小频分多址示意图：2.2.1预分配频分多址方式：每个地球站预先分配一个的上行和下行载波频率，其他地球站要接收某一地球站信号时，必须具备接收该站频率的条件。优点：技术成熟、工作可靠等

20、，适合用于站少而容量大的场合。缺点：转发器同时放大多个载波，存在干扰。2.2.2单路单载波频分多址方式（SCPC/FDMA）：每一载波上只传送一路信号 的方式。特点系统设备简单、灵活、线路易于改动，适用于站址多、业务量少的场合。2.2.3按需分配频分多址（SPADE）式：SPADESCPC/PCM/DAMA/FDMA若某站（A）需要和另一站（B）通信时，首先随机选择一对空闲载频通过公用信道向B发出 申请，B则根据该载频是否空闲决定连接与否。2.2.4 数字制多路复用频分多址方式：TDM/PSK/FDMA多路信号通过PCM调制后进行时分复用，以四相绝对移相键控（QPSK）对载波频率调制。根据载波

21、频率的不同区分站址。2.2.5频分多址方式的干扰由于放大器存在非线性，在放大过程中不可避免地要产生谐波，而FDMA方式转发器要同时放大多个载波，各个载波产生的谐波将互相影响，形成的干扰称为干扰。2.3时分多址（TDMA）方式时分多址各地球站在定时同步系统的下，只能在指定的时隙内向发射信号，使各地球站的信号在时间上互相互不重叠。时分多址的特点： 由于用时隙区分地址，所以系统中各地球站可以使用相同的射频，并且任何时刻通过转发器的只有一个站发出的信号，因而转发器处于单载波工作状态·，不存在FDMA方式的干扰问题；功率利用率可达90以上；频带几乎可以全部利用；容量在一定程度上与地球站数目无关

22、；通信容量比FDMA大得多。2.3.1 TDMA系统工作原理和帧结构帧在TDMA方式中，转发器以循环的方式将时隙分配给各站使用，循环的一个重复周期称为一帧。分帧每一帧中各站使用的时隙称为分帧。TDMA系统工作示意图：TDMA系统的帧结构：2.3.2 TDMA方式的系统效率 PCM信号占用的 时间与帧周期之比值-Tr + m(Tg + Tp )h = Tfm 为地球站（分帧）数Tr为基准分帧长度Tf2.3.3TDMA方式的系统同步系统同步的意义 各地球站要在指定的时隙中将各自的信号发向，而且不能干扰其它时隙的信号，这就需要严格的定时同步系统。初始捕捉分帧同步位同步系统同步包括1、初始捕捉：地球站

23、开始发射突发信号时，使其系统分帧准确地进入指定的时隙的过程。初始捕获方法：本质是测距和瞄准，并以反馈过程中完成。对初始捕获的要求：是速度快、精度高、设备简单。常用的方法有：计算机法和相对测距法2、分帧同步：指完成初始捕捉进入锁定后，保证稳态情况下分帧之间的正确时间关系，不致造成信号重叠。分帧同步方案：原理：当本站时基与基准时基相位相符时，产生定时脉冲并发射分帧信号。2、4频分多址时分多址（FDMATDMA）方式若干个窄带（10Mb/s）TDMA方式工作的地球站，以频分多址的方式共用一个转发器的技术。交换时分多址（SSTDMA）方式2、5利用转发器上交换矩阵进行不同波束之间传输信息的方式。码分多

24、址（CDMA）方式2、6码分多址的基本原理：码分多址方式中区分不同地址信号的方法是：利用适当的周期性码序列作为地址信息(称为地址码)，对被用户信息调制过的裁波进行再次调制，使其频谱大为展宽(称为扩频调制)；经信道传输后，在接收端以本地产生的已知地址码为参考，根据相关性的差异对收到的所有信号进行鉴别，从中将地址码与本地地址码完全一致的宽带信号 还原为窄带选出，其它与本地地址码无关的信号则仍保持或扩展为宽带信号而滤去(称为相关检测或扩频解调)。常用的扩频调制有两种：（1） 直接序列码分多址系统（2） 跳频码分多址系统1、直接序列码分多址系统信码恢复条件：收发两端PN序列码结构相同并同步。特点：有很

25、强的能力和性。2、跳频码分多址系统原理：利用伪随机码（PN）去频率器，产生一组在一个宽范围内频率随PN地址码跳动的调制信号，调制信码调制信号；在接收端，用与发射端完全相同的跳频信号解调，达到恢复信号的目的。2、7 ALOHA方式是一种无规则时分多址方式或随机多址方式ALOHA的两种方式介绍：1、P-ALOHA纯ALOHA方式：即完全随机多址方式。各站不需要同步，将信号分组，接收到对方确认信号后再发下一组，未收到确认时，经过一段随机时间后再重发，这样总可以避免和其它站的信号重叠。2、S-ALOHA（时隙ALOHA）将信道分成许多时隙，每个时隙正好传送一个分组，各站必须与时隙时钟同步，只在时隙内发

26、射分组信号。第3节通信系统线路的设计与计算3.1概述1）、通信系统线路的要求：保证通信质量，使接收到的射频载波功率必须远大于噪声功率。2）设计的主要内容：通过对解调前载波功率与等效噪声温度之比路。C/T的计算，设计通信链3.4通信线路载波功率与噪声功率比的计算 GRS, TUPS , GS单向空间链路示意图PT, GT GR, TDLDLU1、载波功率计算上行载波功率载波功率 C下行载波功率CS （即接收端输入率）CE （即地球接收端输入率）载波功率与PT、发射天线增益GT、接收天线增益GR成正比，与各种损耗L成反比。用分贝功率表示为： C = EIRP + GR - L （dBW）式中EIR

27、P = PT GT（W）或 EIRP = PT + GT （dBW）EIRP称为有效全向辐射功率，是指天线在波束中心轴向上辐射的功率。和地球站发射例31 已知ISW号作点波束1872路运用时，其有效全向辐射功率EIRPS342dBW，接收天线增益GRS167dB。又知某地球站有效全向辐射功率EIRPE986dBW，接收天线增益GRE60.0 dB，接收馈线损耗LFRE0.05dB。试计算输入端的载波接收功率Cs和地球站输入端的载波接收功率CE。解 ： 若上行线路工作频率为6GHz，下行线路工作频率为4GHz，距离d=40000 km，则利用(1. 3)式可求得上行线路传输损耗Lu为：Lu=92

28、.44+20lg40000+20lg6=20004（dB）下行线路传输损耗LD为:LD92.44+20lg40000+20lg4= 19652（dB）利用(35)式(忽略La、Lr和LFRS)求得的载波接收功率Cs为：输入端Csl=EIRPE十GRS一Lu一84. 74dBW输入端的载波接收功率CE(忽略La和Lr)为：地球站CEEIRPs十GRE一LD 一LFRS-10237dBW2、噪声功率的计算1） 、 噪声功率如果接收系统输入端匹配，则各种外部噪声和天线损耗 噪声综合在一起，进入接收系统的噪声功率应为Na = kTaB式中， Na为进入接收系统的噪声功率；Ta为天线的等效噪声温度；B为

29、接收系统的等效噪声带宽；k为波尔兹曼 常数2） 、等效噪声温度将环境温度为T0时放大器内部噪声在输出端产生的噪声功率折算到输入端热噪声在输出端产生同样大小的噪声功率时所对应的绝对温度Te，叫做等效噪声温度。DN0噪声系数：F = 1+GkT0 B放大器内部噪声在输出端产生的噪声功率：DN0 = (F -1)GkT0B折算到放大器输入端：= DN0DN= (F -1)kT Bi0G若把它视为信号源内阻处于绝对温度Te所产生的，则送入 放大器的噪声功率应等于：DNi= kTe B于是：(F -1)kT B = kT B0e得出：Te = (F -1)T0等效噪声温度示意图：等效噪声温度的换算：Te

30、=（ F - 1 ）T0式中：Te为等效噪声温度；T0为输入端环境温度；F为噪声系数N:G:输出端噪声功率放大器功率增益载噪比：é C ù = EIRP+ G - L-L-L -10 lg( kT B )êë N úûRpFRa= EIRP+ GR - L-10lg( kTB)将噪声改为带宽的噪声功率表示：CCCCTC或N=kBn0n0kTé C ù = é Cù -10 lg B = é C ù -10 lg( kB)即：ê núêë

31、 N úûêë T úûë0û代入前式可得：éùéêëùúû CG= EIRP- L-10 lg k +Rê núTëû0从上式可看出：当（有效全向辐射功率）和损耗一定时，接收信号的载噪比就决定于接收天线增益和等效噪声温度。éêC ùú = EIRP- L+ éêGR ùúëT ûë T

32、û3、通信载波功率与噪声功率比1）、上行线路载噪比式中等式右端第三项称为示接收性能的好坏。2）、下行线路载噪比性能指数，表式中等式右端第三项称为地球站性能指数（品质因数），表示地球站接收性能的好坏。3）、转发器载波功率与噪声功率比噪声当转发器同时放大多个信号载波时（频分多址方式），由于“行波管放大器”的非线性使信号产生高次谐波而互相影响的产物，对其影响的频带来看就成为噪声。由于影响噪声的因素较多，一般不能估算。4）、通信线路的总载噪比地球站接收端总的载噪比是通信线路载噪比的总和，它是地球站地球站整个线路的载噪比。Nt = NU + NI + ND = k(TU + TI + TD )

33、B = kTt BTt = TU + TI + TD = (1+ r)TD+ TUr = TITDC= EIRPS-LD +GR -10 lg( kTt B)tNGR= EIRP-L -B -k +SD(1+ r)TDCGR= EIRPS -LD +(1+ r)TtTD5）、门限余量和降雨余量考虑到实际通信线路上各种不稳定因素影响，在设计通信线路时要留有一定的载噪比余量门限余量。调频鉴频器门限余量门限余量降雨余量（S/N）th= 10dB调频鉴频器门限余量：降雨余量： m10 lg m = 4 dB 6 dB在设计通信线路时应留有门限余量为：E= C/T C/Tth6）、转发器灵敏度与输入、输

34、出补偿转发器灵敏度使转发器达到最大饱和输出时，其输入端所需要的信号功率。= (EIRP)ES × 4p= (EIRP)ES × 4p= (EIRP)ESW4pd 2l2l2Sæ 4pd ö2LUç÷lèø或-L + 10 lgæ 4p öW = (EIRP)ç÷lSESU2èø输出功率补偿为了抑制因干扰所引起的噪声，需要使总输入信号功率从饱和点减少一定数值，通常把行波管放大单个载波时的饱和输出电平与放大多个载波时工作点的总输出电平之差称为输出功率退回或输出

35、补偿；输入功率补偿把放大单个载波达到饱和输出时的输入电平与放大多个载波时工作点的总输入电平之差称为输入功率退回或输入补偿。输入补偿：输出补偿：BOI = EIRPES EIRPEMBOO = EIRPSS EIRPSM由于进行输入补偿，因此由各地球站所发射的EIRP总和，将比单波工作使转发器饱和时地球站所发射的EIRP要小一个输入补偿值。假设以EIRPES表示转发器在单波工作时地球站的有效全向辐射功率，那么多波工作时地球站的有效全向辐射功率的总和应为 ：EIRPEM = EIRPESI当考虑到转发器要同时放大多个载波时，为了减小噪声，行波管放大器进行输入补偿的同时，输出功率也应有一定补偿值。全

36、向辐射功率为因此，多载波工作时的有效EIRPSM = EIRPSSBOO式中，EIRPSS为转发器在单波饱和工作时的EIRP。 代入式下行链路载噪比的计算式，得éùéC ùG-BO- L+= EIRPRê TúêëT úûSSODëD ûDM第四节通信地球站4.1地球站的分类、组成及性能要求1、地球站的种类：2、地球站的组成：天线馈线分系统发射分系统接收分系统伺服跟踪分系统、电源分系统地球站组成：一、天馈系统：（一）、功能实现自由空间的电磁波能量与发射或接收的导行波能量之间（

37、二）、任务的设备。(1)的形式向(2)要把设备产生的大功率微波信号以电磁波方向辐射。接收转发的微波信号，并把它送至接收设备的第一级低噪声放大器。(3)使天线轴始终对准方向，即对跟踪，因此，还要通过它取得跟踪用的误差信号。2、天线馈线设备的基本要求（1） 工作频率范围宽。转发器总带宽可达几百兆。（2） 天线增益高。有利于提高EIRP和G/T指标。（3） 天线波束宽度窄，旁瓣电平低。对地面中继系统干扰小。（4） 噪声温度低。（5） 损耗小、匹配好、收发通道（6） 机械强度高。度大。3、天线地球站采用卡塞格伦天线，将馈源口辐射的球面微波会聚成平面波辐射向天空；具有馈电波导较短，大地反射噪声较小的优点

38、。天线结构如下图：（a）、卡塞格伦天线原理（b）、镜面修正作用4.3发射分系统1、大功率发射机分系统的组成和要求组成： 大功率发射机由大功率放大器、激励器、发射波器、上变频器及自动功率电路等组成。要求：(1)输出功率要大。(2)频带要宽。(3)增益稳定性要高。(4)放大器线性要好。2、大功率放大器102104W500MHz0.5dB23dB/4KHz大功率放大管组成放大设备的方式：(1)共同放大方式。在末级大功率放大之前，先把多个要发射的载波在一起，然后加到宽频带大功率放大设备进行共同放大。（采用具有宽频特性的行波管）(2)分别放大方式。各载波先用频带较窄的大功率微波管放大设备分别放大(通常用

39、大功率速调管完成这种任务)，再将放大后的信号合路。3、上变频器地球站发射系统中，将较低的频率变换到较高的频率， 这一变换设备，称作上变频器。上变频器可分一次变频和二次变频两种方式。一次变频 70MHz二次变频 70MHz6GHz700MHz6GHz4.4接收分系统1、接收分系统的要求 a）、高灵敏度要求：G 约为1017 W b）、低噪声性1018 W2、低噪声放大器冷参量放大器：采用低温冷却的方式可获得15K的低噪温度。常温参量放大器：在常温下工作，可到几十K的噪声温度。4、5伺服跟踪分系统基本作用：保证地球站的天线能够稳定可靠地对准通信，从而使通信系统能保持正常工作。跟踪方式：手动跟踪；程

40、序跟踪；自动跟踪。4、6分系统和电源分系统第五节VSAT通信系统5、1 VSAT通信网的基本概念和特点通信系统是近几年发展起来的一种新的通信技术，正广泛用于各种通 信目的中。远端站是由天线、射频单元（室外单元）和信道单元（室内单元）组成 。射频单元将低噪声放大器、固态功率放大器、上、下变频 器、本振源等部件组成个整体 ，直接装于天线上。它采用模块结构，各部件为的模块，便于快速维护和系统扩容。射 频单元的工作状态由室内器进行。主要特点：适用于各种数据和话音 系统。中频接口。 模块结构，维护扩容方便。主要技术性能：频率范围。接收频率范围。器频率步级或。中频频率（、接收）。 相位噪声：； ；。 低噪声放大器噪声温 度：°。高频功放输出功率：瓦或瓦。、接收增益平坦度： 。、接收杂散：。VSAT即甚小天线地球站，由于天线口径可以做得很小，所以称之甚小天线地球站。VSAT是一种工作在 C频段（4一6GHz）或Ku频段（11一14GHZ）的一种小型高度软件的地球站。用途可以实现VSAT终端用户