卫星通信中地面站的分类与设置

卫星通信中地面站的分类与设置

外层空间自我暴露的主要和最明显的特征是，它是一条大马路，在其他情况下是一个广阔的区域。人们可以朝某个方向走。自1957年人类太空以来，外层空间已成为继陆地空间以来的第四个人类扩张空间，也是大国竞争的新高度。对于正在崛起的宇宙国家来说，外太空是国家安全利益的新领域，与国家安全密切相关。近十多年的几场局部战争再次表明,陆海空更加依靠卫星系统,也彰显出制天权的重要。地面站是卫星系统中重要的组成部分,各种用途的地面站略有差异,但基本设施相同。1.卫星通信系统的应用形式地面站的基本作用是向卫星发射信号,同时接收由其它地面站经卫星转发来的信号。根据卫星通信系统的性质和用途的不同,可有不同形式的地面站。如:按站址的固定与否、G/T值的大小、用途、天线口径以及传输信号的特征等多种方法来分类。1.1转移地点的站可分为固定站、移动站(如舰载站、机载站和车载站等)、可拆卸站(短时间能拆卸转移地点的站)。在固定站中又可分为大型标准站和小型非标准站,前者多用于国际通信和国内大城市间的通信,而后者多用于国内中、小城市或军事通信;移动式地面站特别是车载站,由于它机动灵活,在军事通信中有广泛的应用。1.2等效噪声温度地面站性能指数G/T值是反映地面站接收系统的一项重要技术性能指标。其中G为接收天线增益,T为表示接收系统噪声性能的等效噪声温度。G/T值越大,说明地面站接收系统的性能越好。1.3根据用途分类1.4根据天线直径分类1.5根据传输信号的特点分类2.双工地面站主要设备组成在各种卫星通信系统中所用的地面站是多种多样的,而一个典型的双工地面站设备应当包括信道终端分系统、大功率发射分系统、高灵敏度接收分系统、天线馈电分系统、伺服跟踪分系统、电源分系统以及监控分系统等部分。2.1信号调制器单元信道终端分系统中发端设备的作用是对基带信号进行处理,并对中频(如70MHz)进行调制;收端设备的作用与上述过程相反。信道终端设备,按其处理信号开工的不同可分为模拟制信道终端设备和数字式信道终端设备;按通信业务可分为电视、电话、数据等信道终端设备。各单元功能如下:电话基带处理单元的作用是将发终端送来的频分复用基带信号进行处理,即进行予加重、自动增益控制、峰值限幅、加入能量扩散信号和加入导频信号等;频率调制器单元的作用是用基带处理单元输出的信号对70MHz的中频调频信号;中频放大单元的作用是放大中频调频信号,并对幅频特性和群时延特性进行一定的均衡。2.2微波信号转换系统在标准地面站中,需要向卫星发射几百瓦以至十几千瓦的大功率微波信号。为了实现多址通信,还常常向其它地面站同时发射数个载波。因此,地面站应能在高电压、大功率、宽频带和多载波的情况下工作。此系统包括上变频器、自动功率控制器、发射波合成器、激励器和大功率放大器等部分。从发终端送来的中频宽带调频信号经上变频器(一般采用参量变频器)变换成微波信号。上变频器的所用的本机振荡频率由本振(又叫泵源)产生,本振一般采用晶振锁相倍频的方法,以产生频率稳定度很高的微波振荡频率。3.我国卫星地面接收站现状以遥感卫星为例,目前我国正在接收和将要接收数据的国外遥感卫星有6类8颗,我国遥感卫星有4类4颗,共计6类12颗,其中气象卫星5颗,陆地卫星4颗,海洋卫星3颗,为了能保证接收到这些卫星的数据,我国建设了大量的卫星地面接收站,实现了实时对卫星数据的接收,但由于缺乏国家统一规划,共享程度差,各地方和各部门出现重复建设造成了大量的资源浪费。从我国国土现状来看,如分布合理又能实现数据共享,全国有4—5个接收站就足够了。因为在北京一地的地面站就可以接收到几乎覆盖中国陆地的全部信息,在新疆和华南再布几个站,即可实现完全覆盖。4.行是大国自第一颗人造卫星上天以来,地面站的建设也走过了半个世纪的历程,纵观世界,其实凡有能力从事外层空间活动,特别是独立进行这种活动的国家都是大国。从我国的第一颗卫星在外层空间飞行开始,即便没有参与太空竞赛,也曾不对其他国家构成威胁,没有借此对其他国家发出威胁,但却不可避免的承担起作为一个大国的宿命,地面站作为与外太空飞行器链接的基础,它的发展将关系到国家战略空间的拓展,科学技术上的进步也将促进地面站建设的合理,从现在各国地面站建设的布局来看,地面站将迈向两个方向:4.1设置无坐通信站为了能分布合理又能实现数据共享与接收系统的整合,同时伴随着卫星接收系统的发展超高码速、超大容量、超宽带宽的通信系统的要求,都需要大口径的卫星接收天线为之服务,这就要求我们加快大型地面站的建设。如:美国宇航局深空网全球深空探测站,它的建设是为补偿地球的自转,对多个飞船进行24小时连续通信就要求在不同地方建立数坐通信站。分别建在加州莫哈韦沙漠的金石站、西班牙的马德里和澳大利亚的堪培拉;以加州莫哈韦沙漠的金石站为例,它们包括:一座34米大功率天线,三座,座34米波导天线一座26米天线,一座70米天线。这些天线的用途包括:遥感勘测、星际飞船控制、作为甚长基线干涉仪的一部分进行射电天文学研究等。我国最大口径的50米天线和40米天线相继建成并投入使用密云50米天线是目前国内口径最大天线。该天线位于国家天文台密云地面站,40米天线系统位于国家天文台昆明地面站。4.2卫星通信系统VSAT卫星通信甚小口径卫星终端站。VSAT是VERYSMALLAPERTURETERMINAL的缩写,直译为“甚小孔径终端”,意译应是“甚小天线地球站”,这里的小指的是VSAT系统中小站设备的天线口径小,通常为0.3m-2.4m。VSAT是80年代中期利用现代技术开发的一种新的卫星通信系统。利用这种系统进行通信有灵活性强,可靠性高,成本低,使用方便以及小站可直接装在用户端等特点。借助VSAT用户数据终端可直接利用卫星信道与远端的计算机进行联网,完成数据传递、文件交换或远程处理,从而摆脱了本地区的地面中继线问题,这在地面网络不发达、通信线路质量不好或难于传输高速数据的边远地区,使用VSAT作为数据传输手段是一种很好的选择。如在这次四川地震中中国联通为抗震救灾紧急调拨的100套“VSAT卫星地球小站”部分已经成功运抵成都军用机场,并装