卫星通信设备构造与功能(公开)教材

1、卫星通信设备构造卫星通信设备构造与功能与功能2015年年5月月主要内容主要内容一、卫星通信的基础知识简介一、卫星通信的基础知识简介二、卫星设备构成与功能二、卫星设备构成与功能三、日常故障判断与处理三、日常故障判断与处理一、卫星通信一、卫星通信简介简介-通信卫星通信卫星的分类的分类1、按轨道类型划分、按轨道类型划分形状形状 圆轨道、椭圆轨道圆轨道、椭圆轨道倾角倾角 赤道轨道、倾斜轨道、极轨道赤道轨道、倾斜轨道、极轨道对地静止轨道（对地静止轨道（GEO）2、按轨道高度划分、按轨道高度划分低轨（低轨（LEO），轨道高度低于），轨道高度低于5000公里公里中轨（中轨（MEO），轨道高度在），轨道高度在

2、5000到到20000公里之间公里之间高轨（高轨（HEO），轨道高度高于），轨道高度高于20000公里公里一、卫星通信简介-频段和波长频段和波长无线电波长划分：无线电波长划分：卫星频段字母划分卫星频段字母划分（源于（源于2020世纪世纪4040年代的雷达应用年代的雷达应用) ): :L频段，1-2GHz，移动通信、声音广播S频段，2-3GHz，移动通信、图像广播C频段，4-6GHz，商用，固定通信、声音广播X频段，7-8GHz，固定通信（通常用于政府和军方）Ku频段，10-14GHz，商用，固定通信、电视直播Ka频段，17-31GHz，固定通信、移动通信（1999年开始使用）3Hz30kHz3

3、MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz108m104m103m102m10m1m10cm1cm300kHz1mmVLF 超低频超低频LF 低频低频MF 中频中频HF 高频高频VHF 甚高频甚高频UHF 超高频超高频SHF 特高频特高频EHF 极高频极高频一、卫星通信简介-频率转换计算常用工作频段：常用工作频段：从地面发送上卫星的载波工作频段称为上行频段，从卫星向地面发送的载波工作频段称为下行频段。Ku频段：上行14.0-14.5GHz 下行12.25-12.75GHz （上下频率差为1750M）上行和下行频段本振分别是：13.05GHz和11.3GHz计算方法：14.0-1

4、3.05=950MHz14.5-13.05=1450MHz一、卫星通信简介-方位角、仰角、极化角 方位方位角角：以正南方向为标准，将卫星天线的指向偏东或偏西调整一个角度，该角度即是所谓的方位角。 仰角仰角：是天线轴线与水平面之间的夹角。 极化极化角角：通信卫星的信号大多采用线极化方式传送，可以在同一个转发器中传送两个相互垂直且互不影响的两个信号，通常这两个方向为水平（H）和垂直（V）两个方向。由于位于赤道上空的卫星经度与接收地经度一般并不相同，所以卫星发出的水平或垂直极化波到达接收地后极化方向会发生变化，所变化的角度即是所谓的极化角。极化角极化角= =卫星经度卫星经度- -接收地经度，接收地经

5、度，值为正时则顺时针调，负时则逆时针调。n 每颗通信卫星的整个工作频段通常被分为多个子频段，每个子频段都由一套滤波、变频和放大电路构成独立的传输通道，称为转发器。Ku频段转发器的带宽通常为54MHz或36MHzn 透明信道方式的卫星通信转发器只对信号作滤波、变频和放大处理：接收天线定向接收上行信号低噪声放大器对上行信号进行预放大，输入带通滤波器选择上行信号中的相关频率分量混频器对信号作上行下行频率转换信道放大器用于调整转发器的增益功率放大器对输出信号作功率放大，输出带通滤波器限制带外噪声对相邻转发器的影响发送天线定向发送下行信号一、卫星通信简介一、卫星通信简介-卫星转发器卫星转发器卫星通信天线

6、-固定式、移动式、便携式馈源、双工器LNB 低噪放大器功率放大器 含上变频器的BUC调制解调器 MODEM二、卫星设备构成与功能二、卫星设备构成与功能-基本组成基本组成抛物面天线是把来自空中的卫星信号能量反射聚成一点。是把电磁场能变为高频电能或反之的装置。抛物面天线分为前馈和后馈，前馈又分为正馈（一般用于C波段）和偏馈（Ku波段），一般偏馈天线的效率稍高于正馈天线。口径：口径：1.2米米口径：口径：0.6米米二、卫星设备构成与功能-天线口径：口径：3.7米米二、卫星设备构成与功能-天线控制器（静中通）俯仰角俯仰角方位角方位角极化角极化角系统状态系统状态接收信接收信号号u解锁解锁L锁定锁定GPS

7、和罗盘状态和罗盘状态MODEM状态状态二、卫星设备构成与功能-天线控制器（静中通）二、卫星设备构成与功能-天线控制器（动中通）二、卫星设备构成与功能-馈源 馈源是在抛物面天线的焦点处设置一个收集卫星信号的喇叭，俗称为喇叭口。 馈源是由波纹喇叭、圆矩变换器、极化变换器三部分组成。 发送信号时它的作用是将来自馈线的射频功率以电磁波的形式向反射面辐射，使其在口径上产生合适的场分布，以形成所需的锐形或赋形波束；同时使由反射面边缘外漏溢的功率尽量小，以期实现尽量高的增益。 接收信号时将卫星天线会聚到焦点的能量全部收集起来，变成信号电压，送给高频头LNB。 卫星天线基本上用大张角波纹馈源。LNB又称高频头

8、或降频器，用在接收回路上，其主要功能是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大，然后送至调制解调器。LNB的工作流程是先将卫星高频讯号放大至数十万倍，然后再与本地振荡电路进行混频，将高频讯号转换至中频（70M、140M或L波段），以利于同轴电缆的传输及MODEM的解调。二、卫星设备构成与功能-LNB低噪放大器功率放大器用在发射回路上。其主要作用是将发射信号进行放大，然后送往馈源。功放有两种：一种是带前级变频和预放（BUC-Block Up-Converter的，其作用是将中频信号（70M、140M或L波段）与本振信号进行混频，变成高频的C或Ku波段信号。另外一种是不带前级BUC的SSPA/HPA

9、，只是单纯的信号放大，负责变频的是另外一个单独的设备(上/下变频器)。二、卫星设备构成与功能二、卫星设备构成与功能-功率放大器功率放大器将要发送的基带信号进行“编码 前向纠错编码 调制”，并将调制后的信号通过馈线送往BUC。将通过LNB接收到的信号进行“解调 A/D转换 前向纠错解码 解码”，通过数据接口送往相应设备。二、卫星设备构成与功能-调制解调器n ODU Rx/Tx 10MHz都需要开启n ODU RxDC Power 大厅一台需开启，车载不需要二、卫星设备构成与二、卫星设备构成与功能功能-调制解调器指调制解调器指示灯示灯卫星调制解调器前面板的指示灯状态可以知道网络是否通畅。卫星调制解

10、调器前面板的指示灯状态可以知道网络是否通畅。调制解调器调制解调器RX、TX、NET灯均为绿色时，表明网络正常；灯均为绿色时，表明网络正常；RX接收信号灯联通时为绿色，没有接收到信号时为橙色；接收信号灯联通时为绿色，没有接收到信号时为橙色；TX发射信号灯一直为绿色；发射信号灯一直为绿色；NET网络灯不通时为橙色，联通时为绿色；网络灯不通时为橙色，联通时为绿色；STATUS设备状态灯，启动时会闪亮，正常后自动灭灯；设备状态灯，启动时会闪亮，正常后自动灭灯；POWER电源指示灯。电源指示灯。三、日常故障判断与处理三、日常故障判断与处理-检测方法检测方法寻星寻星参数设置参数设置外部供电外部供电自环判断自环判断频点频点带宽带宽10M参考参考外部供电外部供电三、日常故三、日常故障判断与处障判断与处理理-监测手段监