卫星通信教案

卫星通信原理及应用第一部分、卫星通信原理和基础知识第二部分、卫星通信系统管理的基本知识第三部分、发展卫星通信的战略意义1.1卫星通信定义1.2通信卫星的轨道1.3卫星通信系统的分类1.4

卫星通信的特点1.5

卫星通信的应用范围1.6卫星通信系统的基本组成1.7

卫星通信使用频率1.8卫星通信地球站1.9中石油卫星网1.1卫星通信定义

卫星通信，简单的说就是地球上（包括地面、水面和低层大气中）的无线电通信站之间利用人造卫星作为中继站转发或反射无线电波，以此来实现两个或多个地球站之间通信的一种通信方式。它是一种无线通信方式，可以承载多种通信业务，是当今社会重要的通信手段之一。1.2通信卫星的轨道

卫星运行的轨迹和趋势称为卫星运行轨道；其轨道近似于椭圆或圆形，地心就处在椭圆的一个焦点或圆心上，按照轨道平面与赤道平面的夹角i（轨道倾角）的不同，地球卫星的轨道有赤道轨道（i=0º）、极轨道（i=90º）、倾斜轨道（0º<i<90º）之分。图1.2倾角不同的卫星轨道1.3卫星通信系统的分类

目前世界上应用的卫星通信系统主要有三种类型：同步轨道通信卫星星座系统低轨道卫星星座系统同步轨道卫星和非静止轨道卫星的混合星座系统

1.3.1同步轨道通信卫星星座系统

卫星运行轨道处于地球赤道平面内，运行方向与地球自转方向一致，饶地球一圈的时间与地球自转一周的时间相同（24小时）的卫星称为同步静止轨道卫星（此时卫星距地面高度为35785.6公里）。从地面看卫星是“静止”不动的，即地面上各点与卫星之间的相对位置不变，因此称之为静止轨道卫星。同步轨道卫星星座三颗卫星就可基本实现全球覆盖，但因轨道较高，路径损耗较大，信号有较大的时延（单跳约为250ms），对话音和图像传输质量有一定的影响。如劳拉空间公司的网络之星（Cyberstar），意大利阿莱尼亚宇航公司的欧洲太空之路（EuroSkyway），洛马公司的宇宙链路（Astro1ink）。

1.3.2低轨道卫星星座系统低轨道通信卫星的信号时延只有100ms左右，与目前陆地光纤系统大体相当，从而大大提高了话音和图像的传输质量，可在任何两个用户之间提供近似实时的交互式业务。但低轨道卫星星座要覆盖全球需要的卫星数目多，如Te1edesic设计卫星数目为288颗，Skybridge的设计卫星数目为64颗。相应地，系统的控制和网络的管理比较复杂，从而增加了成本，系统投资规模大。典型的是比尔.盖茨和麦考倡议和投资的Te1edesic系统和阿尔卡特的Skybridge。

1.3.3同步轨道卫星和非静止轨道卫星的混合星座系统

混合结构是为了利用同步轨道卫星和非静止轨道卫星各自的优点和能力。同步轨道卫星适合于广播分配业务和多播应用；而非静止轨道卫星因高度低、时延小允许快速交互式响应，且因传输损耗小可使用小的低功率终端和小的天线。休斯公司决定发展的太空之路（Spaceway），由8颗同步轨道卫星和20颗中轨道卫星（MEO）组成。另外，劳拉空间公司的CyberSiar准备和阿尔卡特的Skybridge联合起来。1.4

卫星通信的特点

主要优点：覆盖区域大，通信距离远，通信成本与通信距离无关具有广播方式特性，便于实现多址联接，组网方式灵活通信频带宽，通信容量较大，适于多种业务传输可自发自收进行监测电路灵活，机动性好不足：设备复杂，存在时延需要解决星蚀、日凌中断及空间干扰问题

时延一条单跳的卫星通信线路，由发送端到接收端的单程传输时延为：t=上行下行空间传输路径距离和/C（C为电波在自由空间的传播速度）当卫星为静止卫星时，空间传输距离和最小为35786.6公里，最大为41679.4公里，一般取40000公里的约值，单程时延一般取0.27秒，双程取0.54秒

星蚀所有静止卫星在每年春分和秋分前后各23天中，当星下点（卫星与地心连线同地球表面的交点）进入当地时间午夜前后，卫星、地球和太阳共处在一条直线上，卫星进入地球阴影区而造成星蚀；此时一般靠星载蓄电池来供给能源。卫星位置西移1º，星蚀开始时间可推迟4分钟，东移1º则可提前4分钟。

日凌中断在每年春分秋分前后，当卫星星下点进入当地中午前后时，卫星处在太阳和地球中间，天线在对准卫星的同时也会对准太阳，会因接收到强大的太阳热噪声而使通信无法进行，称为日凌中断（每次延续约6天）；月亮也会引起类似问题，但其噪声比太阳小的多，不会造成中断。每天出现中断的最长时间与天线口径、工作频率有关。必要时可采用主、备卫星转换方法来保证不间断通信。图1.3静止卫星的星蚀和日凌中断示意图1.5

卫星通信的应用范围

卫星通信的应用范围很广，涉及长途电话、传真、电视广播、娱乐、计算机联网、电视会议、电话会议、交互型远程教育、医疗数据、应急业务、新闻广播、交通信息、船舶、飞机的航行数据及军事通信等。

1.6

卫星通信系统的基本组成

1.6.1空间分系统

空间分系统即通信卫星，起无线电中继站

作用，主体是通信装置，

包括一个或多个转发器（微波收、发信机）和天线，保障部分星体上的遥测指令、控制系统和能源装置等。

1.6.2监控管理分系统监控管理分系统主要负责对定点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的监测和控制（如对转发器功率、卫星天线增益、各地球站发射功率、带宽等参数进行监控）。

1.6.3跟踪遥测指令分系统跟踪遥测指令分系统负责对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入静止轨道上的指定位置；定期对卫星进行轨道修正和位置保持。

1.6.4地球站

地球站是微波无线电收、发信台（站），用户通过他们接入卫星线路。主要包括：天馈线设备、发射设备、接收设备、信道终端设备、跟踪/伺服设备以及电源设备等等。译码设备解调设备编码设备调制设备射频接收设备射频发射设备空调电源等仪表地面通信系统网络管理系统天线及跟踪伺服用户终端接口设备

1.7

卫星通信使用频率

C频段频率范围：3.4-6.65GHz

Ku频段频率范围：10.95-18GHzKa频段频率范围：18-40GHzL频段频率范围：1.12-2.6GHz

C波段与Ku波段比较C波段Ku波段1、资源较丰富2、易受地面干扰3、天线口径较大4、不受天气影响1、资源较为紧张2、不易受到干扰3、天线口径较小4、在地球站和天线一定时波束较窄在浓云、密雾、暴雨等恶劣天气情况下，信号损耗较大1.8卫星通信地球站

1.8.1地球站的分类分类方式很多，可以按安装方式、传输信号特征、天线口径尺寸、设备规模及用途来、工作频段、通信卫星类型、多址方式、天线口径等分类。按安装方式：固定站、移动站和可搬运站按传输信号特征：模拟站和数字站按业务性质：遥测、遥控、跟踪站和通信业务站按用途分：民用、军用、广播、气象、航空、航海以及试验站目前国际上，通常地球站天线口径尺寸及G/T值的大小将地球站分为A、B、C、D、E、F、G、Z等各种类型见下表：类型地球站标准天线尺寸（米）最小G/T（dB/k）频段大型站A15～18（原30～32）35（原40.7）CC12～14（原15～18）37（原39）KUB11～1331.7C中型站F-39～1029CE-38～1034KUF-27～827CE-25～729KU小型站F-14.5～522.7CE-13.525KUD-14.5～522.7CVSATTVROG0.6～2.45.5C、KU1.2～1116C、KU国内Z0.6～325.5～16C、KU

A、B、C型站称为标准站，用于国际通信；E和F又分为E－1、E－2、E－3和F－1、F－2、F－3等类型，主要用于国内通信。其中E－2、E－3和F－2、F－3又称为中型站。E－1、F－1称为小型站。1.8.2地球站的组成

对于不同的通信体制，地球站的组成不尽相同。一个典型的双工地球站一般包括：天线分系统、发射分系统、接收分系统、信道终端设备分系统、监控分系统、伺服跟踪设备分系统、用户接口分系统和电源分系统等。天线的功能与分类1）天线的功能把发送设备产生的大功率微波信号以电磁波的形式向卫星辐射。接收卫星转发器的微波信号，并把它送至接收设备的第一级低噪声放大器中。要使天线始终对准卫星方向（采用伺服跟踪系统）。2）天线的分类

卫星通信一般采用抛物面天线，所谓抛物面天线，就是具有初级馈源并由反射面形成次级辐射场的天线。

抛物面天线主要包括单反射面天线和双反射面天线两大类。其主要类型如下：图1.4前馈抛物面天线①前馈式抛物面天线（单反射面）由馈源喇叭和主反射抛物面组成如图1.4。由位于焦点处馈源发出的球面波经抛物面反射后变成平行波，形成沿抛物面轴向辐射最强的窄波束，这种天线早期用过，由于馈源的阻挡，效率较低，现已不用。

②偏馈（偏置）抛物面天线（单反射面天线）

它实质上是切割抛物面部分曲面，在焦点处旋转馈源喇叭，使其仅对偏置反射面照射。图如2b，由于馈源偏离视轴，不产生阻挡，故可提高效率，降低副瓣。是VSAT小型地球站理想的天线。比如，Ku波段1.2米天线和1.8米天线均采用此种天线。图1.5偏馈抛物面天线③卡塞格伦天线（双反射面天线）复用后凸双曲面和抛物面而形成的双反射面天线。如图1.6所示。由馈源喇叭对副反射面（双曲面）照射，再由副反射面再对主反射面（抛物面）照射形成平面波束。这种天线口径复用系数高，从而提高了天线的效率。这是大、中型卫星通信地面站，不论C波段还是Ku波段，均采用此类天线。（属后馈式天线）。

图1.6卡塞格伦天线④

环焦天线（双反射面天线）

环焦天线又称偏焦轴天线。其特点是作为主反射面的焦点不是一个点而是副反射面前的一个焦环，如图1.7所示，它克服了馈源喇叭直接照射副反射面产生驻波的缺点。并减少了副反射面遮挡的影响，提高了效率，降低了副瓣电平。适用于VSAT小型地面站及电视单收部。图1.7环焦天线

天线的构成1）天线的组成

以卡塞格伦天线为例，它是由主反射面、副反射面、馈源喇叭（初级辐射器、或一次辐射器）、双工器、座架、驱动装置。（对于大型天线有同服跟踪系统）等组成。一般6米以下天线不需要自动跟踪系统。6～7米天线可用可不用。8米以上天线需要自动跟踪系统。天线的驱动方式：人工、电动、自动三种方式。2）双工器

对于区域或国内卫星通信通常采用线极化天线（对于国际卫星通信通常采用圆极化天线）。而线极化天线所用的双工器又称为OMT（Oithomode

tiansdusei），OMT又叫做正交模转换器或正交模耦合器。OMT的作用是用于收发共用天线来分离收发信号的。其结构见图1.8所示。图1.8OMT结构图

OMT有三个端口，若端口1输入垂直线极化波，端口2输入水平线极化波，则从端口3将输出两个互相垂直的线极化波。相互垂直的两个线极化波之间无能量耦合，传输互不影响。根据图中的结构，端口1、2是相互隔离的，故端口1的电磁波不会传到端口2云，反之亦然。按照互易原理，若端口3输入两个互相垂直的线极化波，它们将分别从端口1和端口2输出。在端口1接发射机，端口2接入接收机，端口接天线的馈源喇叭，这样就构成了卫星通信天线的双工器。发射信号（端口1）不会传至接收机（端口2），而是传送给天线（设发信信号为垂直极化波），而从天线接收来的水平极化波只能传送至端口2（接收机），而不能传送至端口1（发射机），起到了收发分离的作用。通常为了增大收发信的隔离度，在OMT的收信支路还要安装一个发信带阻滤波器，以便进一步抑制发信号进入收信机（LNB）。一般该滤波器提供55dB的阻带，加上交叉极化隔离30dB，收发总的隔离度可达到85dB。3）关于极化

什么是极化什么是线极化、圆极化、椭圆极化线极化、圆极化、椭圆极化波之间的关系圆极化和线极化波的相互转化什么是极化

表征均匀平面波的电场矢量在空间指向的变化。它是通过电场矢量末端的轨迹来具体说明。光学上称之为偏振。按电场矢量轨迹的特点极化分为线极化、圆极化、椭圆极化三种。什么是线极化、圆极化、椭圆极化？

当电场矢量末端的轨迹在垂直于电磁波传播方向的垂直平面上的投影是一条直线时，称为线极化波。当投影是圆时，为圆极化波，投影为椭圆时为椭园极化波。级极化分为垂直极化和水平极化。圆极化分左旋园极化和右旋园极化，向传播方向看过去电场矢量顺时针旋转的称为右旋圆极化。逆时针旋转的称为左旋圆极化。线极化、圆极化、椭圆极化波之间的关系。空间传播的电磁波常为椭圆极化波。即瞬时电场的大小和方向随时间变化，其矢量轨迹为椭圆形，椭圆的长轴与短轴之比定义为轴比。当轴比为1时变为圆极化波，当轴比为无限大时，椭圆极化波变为线极化波。因此，线、圆极化波是椭圆极化波的特例。任一椭圆极化波可分解为两个极化方向互相垂直的直线极化波的叠加。任一直线极化波可分解为两个振幅相等但旋转方向相反的圆极化波的叠加。任一圆极化波可分解为两个振幅相等，相位差90°（或270°）的两个线极化波。圆极化和线极化波的相互转化

通过微波移相器可将圆极化波转换为线极化波，也可将线极化波转换为圆极化波。

天线的主要性指标

天线的主要电气性参数有：天线口径、工作频段、天线增益、方向性图、极化隔离度、天线的噪声温度、极化方式。

1）天线增益在输入功率相等的条件下，实际天线与各向均匀辐射的理想点源天线，在空间同一点处所产生的信号功率密度之比。增益的计算公式：G＝η(πD/λ)2=η(πDf/C)2G─天线增益η─天线线效率（一般在50%-70%）D─天线直径λ─工作波长（f-工作频率）C─光速通常天线增益以分贝（dBi）表示：G=10lgη(πD/λ)22)天线方向性图

以天线的焦点为原点在各个方向上辐射的强度。用以说明辐射场在主轴方向上的集中程度，或非主轴方向的抑制程度。通常方向性图仅在某一平面内测量，得到平面方向图，如E面、H面方向图或水平面、垂直面方向图。主瓣和旁瓣(见图2F)

最大辐射方向的波瓣称为主瓣，其余称为旁瓣，有第一旁瓣、第二旁瓣……离主瓣180°的旁瓣称为后瓣。主瓣越尖锐，则方向性越好。旁瓣会对卫星通信系统产生干扰，因此旁瓣的抑制是天线的重要指标。波束宽度（波瓣宽度）

波束宽度又称主瓣宽度，又称半功率波束宽度（指方向图主瓣最大功率下降3dB处的夹角）波束宽度：2θ°0.5=(58°-80°)λ/D例：4.5米天线：C波段2θ°＝0.8°（发射）

Ku波段2θ°＝0.32°（发射）3米天线：C波段：1.1°（发射）

Ku波段：0.44°（发射）天线发射旁瓣方向图指标

第一旁瓣的功率必须比主瓣小14dB以上；旁瓣峰值超过下式所确定的包络线的旁瓣数目不能多于总旁瓣数的10%。G＝29-25lgθ……10°≤θ≤20°G─旁瓣的增益θ─主波束最大值（中心轴）与旁瓣的夹角，以度计3）天线噪声温度进入天线的噪声主要有二种：银河系的宇宙噪声和来自大地、大气的热噪声。C波段主要是大地、大气的热噪声同一天线尺寸，仰角越低，天线热噪声越大（因为信号穿过大气层的厚度越大，大气噪声越强）。一般天线的仰角要大于10°同一仰角时，天线越大，天线噪声温度越低

4.5米天线3米天线4.5米天线3米天线

C波段C波段Ku波段Ku波段

5°～40°K41°71°K65°

10°～29°K28.555°K51°20°～23°K24.747°K44°

30°～19°K23.745°K42°4)极化隔离度

用交叉极化鉴别度XPD来衡量极化的纯度。XPD=10lg（主极化分量的功率/交叉极化分量的功率）dB

调整天线对星

调整天线对星的三大参数是：方位角、仰角、极化角。方位角和仰角的调整是通过调整天线来进行的，而极化角的调整则是旋转馈源的双工器来进行极化匹配的。1）方位角方位角是以正北为参考点，沿顺时针开始计算的角度（0°～180°）下面是以正南为基准进行方位角的计算：A=arctg【tg(φs-φg)/sinθ】

φs─卫星（星下点）经度φg─地球站经度θ─地球站纬度

方位角的调整：首先用指南针找到正南方，使天线方向正对南方，如果计算的方位角A是负值，则将天线向正南偏西转动A度。2）仰角地球站主瓣的中心线与地面水平线形成的夹角（0°～90°）仰角的计算公式：H=arctgcos(φs-φg).cosθ-0.5127/{1-【cos(φs-φg)cosθ】2}½H─仰角φs─卫星（星下点）经度

φg─地球站经度θ─地球站纬度仰角的调整：最好用量角器加上一个垂针作成的仰角调整专用工具。调整顺序：先调整好仰角，再调整方位角。3）极化角

国内和区域卫星通信一般均采用线极化，线极化分为水平极化和垂直极化。（水平极化以//符号表示，垂直极化用⊥表示）天线极化的定义：以地球站的地平面为基准，天线馈源的双工器的矩形波导管口窄边平等于地平面（电场矢量平等于地平面），则为水平极化。窄边垂直于地平面，则为垂直极化，如下图：E垂直E水平地平线E水平E垂直极化角的计算公式：

P=arctg【sin(φs-φg)/tgθ】P─极化角φs─卫星（星下点）经度φg─地球站经度θ─地球站纬度极化角的调整：先计算出极化角的数值，其值有三种情况P＝0:极化角为零（当卫星经度与地球站经度一致时），不需要再旋转又工器，该水平极化就调到水平极化（或垂直极化）。P＜0：当卫星经度小于地球站经度时，极化角得负值（此时的方位角是正南偏西），对于前馈天线，逆时针旋转双工器P角度。对于后馈天线则顺时针旋转双工器以P角度。P＞0:当卫星经度大于地球站经度时，极化角P得正值。（天线的方位角应是正南偏东），对于前馈天线，将双工器顺时针旋转以P角度（站在天线前）对于后馈天线，将双工器逆时针旋转以P角度（站在天线后）。对星的实际调整：（可分两步）

1）粗调――按所计算的方位角、仰角来调整天线的指向，按计算的极化角旋转双工器旋转的角度。

2）细调――用频谱仪，或电视卫星接收机中的信号强度指示进行调整。

方位角、仰角、极化计算举例

以北京为例：（东径116.46°，北纬39.92°）

卫星经度方位角仰角极化角亚太－ⅡR276.5°南偏西52.55°28.35°－37.51鑫诺1号110.5°南偏西9.24°43.4°－7.07

室外单元（上、下变频器）上变频器－将中频信号变换成射频信号称为上变频器。下变频器－将射频信号变换成中频信号称为下变频器。1）变频器应具备的特性：低交调失真：为适应多载波工作应有足够好的交调指标。频率可变性：在卫星转发器所覆盖的500MHz带宽内，应能任意变换工作频率。高频率稳定度低的相位噪声：对数字载波而言，必须有低的相位噪声。2）变频器的工作原理

变频器由混频器和本振频率所组成。混频器是将两个输入信号频率进行加、减运算的电路。工作原理：混频器由非线性器件和带通滤波器组成。由于混频器是非线性器件，当输入二个频率时（中频信号和本振频率）其输出，除这两个基波信号外，还会产生新的频率分量：二个输入信号的各谐波以及各种组合频率，最主要的是二个输入频率的和频与差频。其中和频或差频是我们所需要，一般上变频取和频。因此用带通滤波器让和频的频率通过其余的有频率分量波抑制。因此变频器起到了频谱搬移的作用。3）变频方式

上、下变器的变频方式有一次变频和二次变频①两次变频方式：以C波段为例a）上变频器上变频器各级频率的关系是：第一中频：70MHz±18MHz（固定频率）第一本振频率：112.5MHz（固定频率）第二中频频率：1182.5MHz（取和频）固定频率第二本振频率：（可变频率）4742.5～5242.5MHz产生发射的RH信号频率：5925～6425b)下变频器下变频器各级频率的关系是：RH输入信号频率：3700～4200MHz第一本振频率：（可变频率）4742.5～5242.5MHz第一中频频率：1042.5MHz（固定频率）取差频第二本振频率：（固定频率）1112.5MHz第二中频频率：70MHz本振频率合成器（或本振频率综合器）固定频率合成器产生固定频率112.5MHz作为第一上变频器和第二下变频器的本振信号。可变频率合成器产生4742.5～5242.5MHz本振信号作为第二上变频器和LNB的本振信号。两个频率合成器的参考频率源是10MHz高频率稳定度的晶体振荡器。②一次变频

a)上变频器（框图如下）各级频率关系：－来自调制解调器的可变L波段频率：950～1450MHz－本振频率为4975MHz固定频率－产生C波段发射的RF频率：5925～6425MHz（取和频）b)下变频器（框图如下）各级频率关系－接收RF输入信号：3700～4200MHz－固定本振频率：5150MHz－产生L波段中频（可变）：950～1450MHz

卫星信道编码与调制技术

1）卫星信道编码技术

数字信号在传输中，往往由于各种原因，使得传输的数据流中产生误码。因此降低误码率是信道编码（纠错编码）的基本任务。其在本质量增加通信的可靠性。信道编码的过程是在源数据流中加插一些码元，从而达到在接收端进行判错和纠错的目的。当然加插的这些码元（称为开销）会降低有用的信息速率。

①编码调制方案应考虑的因素差错概率频谱复用率（Rs/w）功率效率（为达到某误码性能Pe值所要求的Eb/No值）复杂度②常用的纠错编码方式

a)卷积编码（维特比译码）卷积编码的编码效率η

Η＝1/2、2/3、3/4、5/6、7/8适合于纠随机差错b)RS编码（里德－所罗编码）截短的RS码（204、188）它是线性分组码，开销是16个字节,其编码效率为188/204适合于纠突发差错，纠突发差错的长度最大8个字节。c)Turbo编码93年诞生的Turbo码，它是由两个递归系统的卷积码复用交织器把它们并并行级联构成。由于它不需要二次编码，其编码效率比传统的RS码＋卷积码要好。d)级联码：RS码（外码）＋卷积码（内码），采用维特比译码，RS码（外码）＋TCM（内码）格状编码LDPC码（低密度奇偶校验码，外码）＋Turbo码（内码）2)卫星信道的调制技术

卫星信道的心脏是调制解调器，卫星系统的性能主要取决于使用的调制解调和滤波方法。系统的频谱效率，需要的功率、天线的尺寸，以至整个性能都明显地受到调制解调器的影响。

①对调制解调的基本要求

a)有较高的功率复用率（功率效率）为达到一定的BER所需的Eb/No（比特能量/噪声功率谱密度，又称为归一化信噪比或能量信噪比）要求在一定的Eb/No条件下，BER低的调制方式，以节省卫星功率。

b)有较高的频谱效率频谱效率指1Hz系统带宽所传输的信息速率（单位：bit/s/Hz）。②常用的调制解调方式

鉴于卫星通信信道的非线性，而要求采用恒包络调制，主要采用的是MPSK。M值越大频谱复用率越高，同时对功率的要求也越高。其中QPSK的频谱效率是BPSK的二倍。二者的功率复用率都是最高的。因此目前QPSK是卫星通信中主要的调制方式之一。随着卫星和地球站功放线性化水平的提高和数字调制技术的进步，将来也会采用频谱复用率更高的高阶调制方式如16QAM、32QAM、OFDM、和TCM等。

各类调制的频谱效率：BPSK：1bit/s/HzQPSK：2bit/s/Hz8PSK：3bit/s/Hz16QAM：4bit/s/Hz各类调制的功率效率:(Eb/No在BER＝10-3)QPSK(3/4FEC):6.9dB8PSK(3/4FEC):9.3dB16QAM:10.1dB3）卫星信道频率带宽的计算公式

B＝Rb÷N÷K×1.5B－频率带宽Rb－信息比特速率1.5－信道间隔系数N－调制系数K－纠错码率BPSK＝11/2FEC：K＝1/2QPSK＝23/4FEC：K＝3/48PSK＝37/8FEC：K＝7/8

举例：设主站发射的信息速率为128Kbps，调制采用QPSK，纠错采用/2FEC，问主站发射占用转发器带宽是多少？

B＝128÷2÷1/2×1.5＝192KHz

几个常用的单位

1）绝对电平：通信系统中，考察点上的信号功率（或电压）与确定的参考功率（或电压）比值的常用对数值。根据采用的参考功率（或电压）不同，单位也不同。但参考功率一经选定，绝对电平值便与一定的功率值（或电压值）相对应。

dBm－以1mw为信号的参考功率的绝对电平。Dm－以1mw为信号的参考功率的绝对电平。Dm－表示1mw为参考功率的绝对功率电平值。Pm－考察点的信号功率，mw举例：①Pm是2mw，则Dm＝3dBm②Pm是10mw，则Dm＝10dBmdBw－以1w为功率，即Dw＝lgPw，dBwDw－以1w为参考功率的绝对功率电平值。（单位：dBw）Pw－以w为单位的信号功率值。举例：①设功率为2W，绝对功率电平是3dBw设功率为10W，绝对功率电平是10dBw设功率为100W，绝对功率电平是20dBw2）相对电平

通信系统中，被测点的信号功率PA与参考点的信号功率P0比值的常用对数值。又称为该点相对于参考点的相对功率电平。其表示式为：

Dr=10lgPA/PODr－表示相对电平，dBr被测点对参考点的相对功率电平为该两点的绝对电平之差：

Dr=Dm.A－Dm.oDr－为被测点与参考点之间的相对电平值。

Dm.A－被测点的绝对电平

Dm.o－参考点的绝对电平。相对电平与绝对电平的区别：前者不能表示被测点确切的信号功率，而只表示从参考点到被测点所具有的增益（如果是正电平），或损耗（如果是负电平）。3）EIRP（有效全向辐射功率）

地球站（或卫星转发器）发射波束的功率大小以EIRP来衡量，即

EIRP＝PH－L＋GT，dB式中PH－为发射机的输出功率，dBw。

L－为从发射机（功放输出端口）到天线馈源口之间的损耗，单位dB。

GT－为天线增益的，单位为dB。

中国石油通信公司已经获得国家信息产业部颁发的VSAT运营许可证，主控站位于公司固安卫星基地，拥有卫星天线群、专用卫星机房、完善的机房设施。

1.9中石油卫星网

卫星天线群卫星机房

固安卫星基地现建有两套2套KU波段的卫星通信系统主站，主站采用Ku波段12米天线，各小站采用Ku波段0.8米、1.2米、1.8米天线。卫星系统采用TDM/TDMA技术组网，各卫星小站共享带宽、带宽实现动态分配，可容纳远端小站超过3000个。远端所有数据信息经过卫星传输到主站汇接，然后通过百兆光纤到达集团公司总部，再通过地面光纤链路到达各油田信息中心。

主站设备主要由Ku波段天线、室外设备、室内设备、网管等组成；主站设备采取热备份热切换的方式，并准备充足的备件，保证主站正常稳定的工作。1.9.1主站设备配置序号设备名称要求数量备注1天线Ku波段12米，除冰雪装置，伺服系统1套2室外设备射频单元1、80W功放2、输入频率：L波段3、输出频率：Ku波段1套热备份热切换低噪放（LNB）1、输入频率：Ku波段2、输入频率：L波段1套热备份热切换3室内设备1、调制方式：QPSK、8PSK；2、中频：L波段全频段；3、前向纠错方式：Turbo或R/S及卷积码4、线路卡支持主/备卡自动切换、热插拔5、内置TCP/HTTP加速；6、具有QOS功能7、1个RJ4510/100MLAN接口，支持801.1Q协议；8、1个consol口9、机箱具有电信标准的系统冗余能力，电源模块、风扇、线路卡冗余备份。1套4网管1、图形化界面

2、可通过卫星链路分发软件和配置

3、可监视网络运行状况

4、多级访问控制权限确保网络安全性1.9.2远端地面站设备配置

远端地面站设备主要由Ku波段天线、室外单元ODU、室内单元IDU等组成，并按小站数量配置充分的备品备件分区域囤放，以保证小站的正常稳定工作。序号设备名称要求数量备注1天线Ku波段0.8米、1.2米、1.8米1套2室外单元射频单元1、1W、2W、4W、8W功放2、输入频率：L波段

3、输出频率：Ku波段1套准备备件低噪放（LNB）1、输入频率：Ku波段

2、输出频率：L波段3室内单元

调制解调单元1、调制方式：QPSK、8PSK2、中频：L波段全频段3、前向纠错方式：Turbo或R/S及卷积码1套准备备件数据单元1、内置TCP/HTTP加速2、具有QOS功能3、1个RJ4510/100MLAN接口，支持801.1Q协议4、1个consol口

第二部分、卫星通信系统管理的基本知识2.1天线系统产品入网认证程序2.2卫星天线的选址与维护2.3卫星地球站入网验证测试2.4卫星地球站开通测试2.5卫星通信中的干扰及处理

2.1天线系统产品入网认证程序

1认证步骤1.1厂商向卫星运营公司发出申请认证函件（生产经营许可证复印件、产品设计报告等，对申请型号产品入网认证的厂商还需提供《质量保证大纲》和《工艺保证措施》）；

1.2卫星运营公司向厂商发放入网认证登记表；

1.3制定测试计划确定测试场地；

1.4现场测试；

1.5厂商完成测试报告，双方签署测试结果、性能评价记要；

1.6获得卫星运营公司《卫星通信地球站天线入网认证证书》。2、天线系统入网认证的全部测试项目序号测试项目备注1天线发射主极化和交叉极化方向图测试强制要求2天线发射极化隔离度测试强制要求3天线发射增益测试强制要求4天线接收主极化和交叉极化方向图测试非强制要求5天线接收交叉极化隔离度测试非强制要求6天线接收增益测试非强制要求2.2卫星天线的选址与维护

卫星天线的架设必须充分考虑当地的自然环境和电磁环境，架设场地的选择尤为重要。卫星天线一般都是露天放置，冰凌日晒，风吹雨打，时间久了难免出现故障，导致卫星信号图像出现雪花噪点，伴音出现噪声，严重时甚至收不到信号，所以卫星天线的维护工作也不可忽视。

2.2.1卫星天线的选址1）天线主波束方向上应有足够的视界，天线正前方应有尽可能宽的视角。一般要求以天线基点为参考，对障碍物最高点所成的夹角小于3度。2）卫星天线的架设位置应避开风口，以减小天线的风载。天线的风载太大时会导致天线变形，影响信号的接收效果。3）在多雷雨地区，卫星天线的架设位置应避开雷击多发地点，同时要采取多种避雷措施。大口径天线的架设必须考虑运输、施工、管理、维护等条件是否合适。4）卫星天线周围不应有干扰源，如无法避免要在高频头与馈源之间加入带通滤波器，滤除干扰信号。

5）在微波干扰严重的城市楼群中架设时需特别注意，为了保证卫星信号接收的质量，一般应使用频谱分析仪或微波场强仪对卫星天线架设位置进行实地测量，利用地形或建筑物巧妙地避开微波干扰，在S卫星—S干扰≥30dB处定点浇筑基础。6）卫星天线的架设，要考虑使户外单元与户内单元的距离尽可能短．以减少因传输线过长而造成的信号损耗。传输线的选择应考虑采用性能较好的同轴电缆，最好采用75—7或75—9的藕芯电缆或物理发泡电缆，电缆接头处要做好防水处理。7）在一些特殊地区，除了要选好一个合适的卫星接收点外，还要对天线器材本身进行特殊选择。在沿海地区，由于盐雾和霉菌侵蚀严重，在挑选卫星天线时可选择经防腐处理的反射面和馈源；在太阳紫外线辐射严重的高山地区，不宜选用玻璃钢制品的天线，以防老化而缩短天线使用寿命。在有台风的地区，选择天线时要十分注意天线的支撑结构是否坚固，为减小风压负荷还可以考虑选用网状天线.2.2.2卫星天线的维护

1）卫星天线安装调试完成后，在接收某确定卫星的电视信号时，其方位角、俯仰角基本不动。为消除卫星漂移带来的影响，可以根据实际收测效果，定期或不定期对天线进行微调，以便之始终处于最佳接收状态。

2）为防止卫星天线遭受雷击，天线上方应安装避雷针，在浇筑基座时应使基座与天线一起可靠接地，接地电阻应小于4欧姆，在雷雨季节到来之前必须仔细检查避雷接地系统是否良好。从室外卫星高频头到室内卫星接收机的电线馈线宜穿金属管道，金属管道与电缆馈线的屏蔽网应可靠接地。天线的户外接地线不要与室内卫星接收机、调制器、放大器等的接地线共用，要分别接地。

3）天线馈源口面薄膜不得破损，如有破损应及时更换。馈源内不得有水气、水珠或异物。

4）在冬季．如果馈源和反射面上有积雪、冰凌，要采取措施及时清除，以保证电性能正常。5）高频头与馈线的连接处常年暴露在外，宜用GSB密封胶或环氧树脂密封。6）在有台风的地区，应特别注意天线的安全，必要时应将天线俯仰驱动到90度，即天线口径朝天，在四周用钢丝绳拉紧天线并固定，以减小风压负荷，防止天线损坏。7）一般使用两年左右应对天线重新油漆一次，气候条件恶劣的地区，油漆的周期还可缩短，以油漆没有剥落为原则。8）对天线传动系统的活动支点、轴承、丝杆等应定期涂注润滑油．方位和俯仰丝杆的保护罩不得破损，以便更换或接收别的卫星信号时能调节自如。2.3卫星地球站入网验证测试

卫星地球站入网验证测试包括两部分内容：

1)卫星地球站天线入网验证测试。此项测试由卫星运营公司地球站协助进行。天线入网验证测试主要包括发射交叉极化隔离度测量和天线方向图测量。

2)卫星地球站设备入网验证测试。该项测试主要包括调制特性测试、互调特性测试、谐、杂波特性测试和功放功率稳定度、频率稳定度测试。一般由卫星运营公司派出通信工程师到用户卫星地球站，协助用户和设备厂商共同完成站内设备的入网验证测试工作。

2.4卫星地球站开通测试卫星地球站开通测试项目包括：

1）发射极化交叉隔离度测试

2）载波上下行功率标定。

凡是进入卫星系统运行的每个地球站，都必须进行链路的开通测试，包括极化调整和功率标定，以保证系统稳定、可靠工作。

用户第一次向卫星发射载波是一项非常谨慎的操作，事关正在使用卫星通信系统的所有用户。为了避免影响其他卫星通信地球站的正常运行，卫星运营公司有责任与用户共同完成。其卫星测控站必须时刻对整个卫星系统中各个用户发射的载波进行严密监视，随时纠正系统中不规范的地球站，确保整个系统正常运行。2.5卫星通信中的干扰及处理

卫星通信的干扰，主要来源有下列几种类型：

．邻星干扰

．交叉极化干扰

．互调干扰

．相邻信道干扰

．地面站电磁环境干扰

．地球站设备杂波干扰

．不规范操作误发干扰

．日凌2.5.1邻星干扰及其处理干扰信号来源：

1、上行干扰，邻星系统个别用户天线口径小，上行电平过高，功率谱密度超出协调指标

2、下行干扰

3、邻星个别用户载波下行电平过高

4、用户天线未对准星

5、个别用户追求小口径天线处理方法

1、卫星发射前与邻星系统进行充分的轨道位置和频率协调，使之符合ITU有关规定，避免对卫星的有害干扰

2、卫星公司每年进行2--3次例行邻星干扰测试，发现干扰随时测试，存在干扰及时协调，促使其尽快解决。定期检查与相邻卫星双边协议的执行情况。

3、卫星运营公司协助本系统用户合理设计网络，消除邻星下行干扰。2.5.2交叉干扰及其处理干扰信号来源

1、反极化转发器用户地球站天线系统的发射交叉极化隔离度没有调整好，导致上行交叉极化分量过大

2、用户天线接收极化未调整好，造成下行干扰处理方法

．凡是进入卫星网络的地球站，都必须进行天线极化的调整和测试

．严格执行入网验证测试和开通测试规范，采取正确的测试方法，确保所有用户天线系统的发射交叉极化隔离度满足主轴方向333dB要求

．发现干扰立即联系反极化用户排除

2.5.3互调干扰及其处理干扰信号来源

1、上行用户站处于多载波工作状态，但功放容量储备不足，回退不够，三阶互调分量超过规定；

2、用户发射功率超标，下行时卫星转发器被推至非线性工作区，导致互调特性恶化。处理方法

．严格入网验证测试，确保用户地球站三阶互调抑制比满足要求（TWTA：<-24dBc,功放回退7dB;SSPA：<-27dBc，功放回退6dB）

．加强载波监视，不允许用户超标发射2.5.4相邻信道干扰及其处理干扰信号来源

1、用户载波频率分配与相邻的信号的频带出现重叠，没有足够的保护带宽；

2、用户载波频谱特性不符合要求，噪底过高或出现副瓣。处理办法

．在用户载波之间预留适当保护带宽

．严格用户入网验证测试，确保用户载波频谱在分配频带范围之内

．入网验证和开通测试时，必须确保载波的调制特性符合卫星公司的技术要求

．发现干扰协同用户排除2.5.5地面站电磁环境干扰及其处理干扰信号来源

1、地面微波、雷达、无线电视、调频广播、寻呼业务、工业电噪声等窜入用户站，通过下行链路窜入为下行干扰，窜入上行链路发射上星为上行干扰

2、用户站选址不当，电磁环境恶劣

3、用户站设备接地不良，接地电阻过高

4、电缆屏蔽性能差，电缆插头接地不良

5、链路电平配置不合理处理办法

．选择站址前必须先进行电磁环境特性测试

．所有设备接地要可靠，机房总接地电阻满足设备要求

．用户站内连接室内外设备的电缆必须具有良好的屏蔽性能，采用双屏蔽电缆。接头连接良好

．发现干扰，分析判断，查出干扰出自地区，出自系统，缩小查找范围

．简易可行、不影响用户业务的测试方法和排除措施进站查找排除。2.5.6地球站设备的杂波干扰及其处理干扰信号来源

1、用户地球站设备杂散指标不合格，工作载波中带有杂波或谐波