第四章卫星通信系统2通信卫星

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二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
2、卫星的摄动
太阳、月亮引力的影响
低高度卫星,地球引力占绝对优势,太 阳、月亮引力的影响可以忽略。对于高高度 卫星,地球的引力仍是主要的,但太阳、月 亮的引力已有一定的影响。这些力使卫星轨 道位置每天发生微小摆动。从地球看去,这 种摄动使“静止”卫星的位置主要在南北方 向上缓慢地漂移。
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
2、卫星的摄动
地球引力场不均匀的影响
由于地球并非理想的球体而是略呈椭 球状,且表面起伏不平,这样就使地球四 周等高度处的引力不保持为常数,即使在 静止轨道上,地心引力仍然有微小起伏。 显然地心引力的这种不均匀性,将使卫星 的瞬时速度偏离理论值,从而在轨道平面 内产生摄动。对静止卫星而言,瞬时速度 的起伏,将使它的位置在东西方向上漂移。
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
4、通信卫星的姿态稳定技术
通信卫星,不论是静止的还是非静止 的,在轨道上运行时,都必须保持正确的 姿态,以保证它的天线波束始终指向地面 的服务区;对采用太阳能电池帆板的卫星, 还应始终使帆板朝向太阳。实现这一要求 的措施,称为姿态稳定技术。
三 静止卫星的组 成
1、卫星的分类
按卫星结构人造卫星可分为有源卫星和 无源卫星两种
有源卫星:
目前,所有的通信卫星都是有源卫星, 即卫星上装载电子设备,能将接收到的来自 地球站发射的信号进行放大、变频和其他处 理,再发回地球,是一种有增益的可以部分 地补偿传输损耗的中继。
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
2、卫星的摄动
地球大气层阻力的影响
高高度卫星处于高度真空的环境中, 故大气层阻力的影响可不考虑。低高度卫 星,大气阻力可能有一定的影响,它将使 卫星的机械能受到损耗,从而使轨道日渐 缩小。例如椭圆形轨道的卫星由于受大气 阻力的影响,其近地点高度和远地点高度 都将逐渐减小。
c
t1=2t
d1
d2
A
B 主站
一 通信卫星的基 本知识
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
1、卫星通信的传 输时 延及其影响 2、回波抑制和抵 消
三 静止卫星的组 成
1、卫星通信的传输时延及其影响
在利用卫星进行通信时,由于卫星距离地 面的距离较远,所以一次单跳传输所需的时间 较地面传输系统的传输时间要大的多。如果利 用静止卫星通信的话,单跳所需的传输时间为 0.27秒。
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
轨道 偏航轴 指向地心
4、通信卫星的姿态稳定技术 滚动轴 X
Z 俯仰轴
Y
一 通信卫星的基 本知识
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
2、卫星的摄动
在理想条件下的人造地球卫星运动 轨道应该是严格按照理论值运转的,但 由于一些因素的影响,卫星运动的实际 轨道不断发生不同程度偏离理想轨道的 现象。这一现象称为摄动。引起人造卫 星摄动的原因有如下几个方面:
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
3、星蚀及日凌中断
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
自然轨道
人工静止轨道
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
对地静止卫星的主要优点是:
地球站天线易于保持对准卫星,不需要 复杂的跟踪系统,通信连续,不必频繁 地更换卫星
姿态控制的基本方法主要是自旋稳定 法和三轴稳定法。
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
4、通信卫星的姿态稳定技术
自旋稳定法: 自旋稳定法的依据是陀螺旋转原理。
此方法是使卫星围绕本身的对称轴按一定 速度旋转,因此卫星的自旋轴要保持在空 间某一方向上。自旋卫星的形状,大都是 对称于自旋轴的圆柱形。自旋稳定法又可 分为两种方式:一种是单自旋方式,另一 种是双自旋方式。
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
3、星蚀及日凌中断
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
2、卫星的摄动
太阳辐射压力的影响
对于一般卫星来说,太阳辐射压力 的影响均不予考虑,但对于表面积较大 (如带有大面积的太阳能电池帆板)且 定点精度要求高的静止卫星来说,就必 须考虑太阳辐射压力引起的静止卫星在 东西方向上的位置漂移。
传输损耗和传输时延都很大; 两极附近有盲区; 有日凌中断和星蚀现象; 自然的对地静止轨道只有一条,能容纳 的卫星数量有限; 在战时易受敌方干扰和摧毁;
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
多卜勒频移可以忽略
对地面通信覆盖区面积大,便于实施广 播和多址联接
信道的大部分在自由空间中,工作稳定, 通信质量高
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
对地静止卫星的缺点: 卫星的发射和在轨监控技术复杂;
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
3、星蚀及日凌中断
星蚀期间,卫星上的太阳能供电装置 无法正常工作,而星载蓄电池又难以为各 转发器提供充分的电能。因此我们调整星 蚀发生时间使其发生在服务区的通信业务 量最低的时间里。为调整星蚀发生时间, 可以适当使卫星东移或西移。卫星位置西 移1度,星蚀开始时间可推迟4分钟;东移 1度则可提前4分钟。
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
1、卫星的分类
按卫星离地面最大高度Hmax的大小,通常把 卫星分成三类
1)低高度卫星: Hmax< 5000KM,周期T 小于4小时;
2)中高度卫星:5000KM<Hmax<20000K, 周期T约为4-12小时;
3)高高度卫星:Hmax>20000KM,周期T 大于12小时。
三 静止卫星的组 成
二 卫星信1、道卫星的通信传的输传 时延及 回波的抑输 2制、时回和延波及抑抵其制影和消响抵

一 通信卫星的基 本知识
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
1、卫星通信的传 输时 延及其影响 2、回波抑制和抵 消
三 静止卫星的组 成
1、卫星通信的传输时延及其影响
t=
d1+d2
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
4、通信卫星的姿态稳定技术
三轴稳定法
卫星在空间的姿态可由过卫星质心的三 个轴来确定。这三根轴一般选在卫星轨道平 面的垂线、轨道法线与切线三个方向上,分 别称为俯仰轴、偏航轴、滚动轴。最典型的 方法是在星体内分别安装以上述三轴为旋转 轴的三个小型惯性飞轮。当卫星姿态正确时, 各飞轮按规定速度旋转,一旦发现姿态变化, 可改变飞轮转速以产生反作用来使卫星姿态 恢复正常。
三 静止卫星的组 成
3、星蚀及日凌中断
当卫星处于太阳与地球之间时 ,地 球站天线在对准卫星的同时也会对准太阳, 这时强大的太阳噪声使通信无法进行,这 种现象称日凌中断。
这种中断每年发生两回,每回延续约 6天。对静止卫星系统来说,日凌中断一 般是难以避免的。除非用两颗不同时发 生日凌中断的卫星,在日凌中断出现前 将信道转接到备用卫星工作。
曾利用过无源卫星。这种卫星是靠星体的金 属表面对无线电波进行反射作为中继的,可 以想到,由于自由空间的传输损耗,卫星表 面的吸收损耗和反射的无规则性,通信质量 是很差的。
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
3、星蚀及日凌中断
太阳、地球、卫星共处一线,地球 挡住阳光,卫星进入地球的阴影区,造 成了卫星的日蚀即星蚀。
星蚀期间,每天发生星蚀的持续时 间不等,其持续时间最长为72分钟。
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
4、通信卫星的姿态稳定技术
采用单自旋方式时,卫星的天线同 星体一起旋转,其波束应绕自旋轴成环 形,功率浪费大。所以现在大多采用的 是双自旋方式,在多数双自旋卫星中, 天线和电子设备是安装在特制的消旋平 台上的。星体自旋时,该平台作等速反 向旋转,使天线固定地指向地球,因而 可克服单自旋方式的上述缺点。
三 静止卫星的组 成
三 静止卫星的组成
一 通信卫星的基 本知识
二1、卫卫星星的信分道类的传 输2、时卫延星及的回摄波动的 抑3、制星和蚀抵及消日凌中 断 三4、通静信止卫卫星星的的姿组 成态稳定技术
1、卫星的分类
按卫星结构人造卫星可分为有源卫星和 无源卫星两种。
无源卫星: 在五、六十年代进行卫星通信试验时,
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
1、卫星的系,将 卫星分成两大类
1)对地静止卫星: 相对于地球表面任一点,卫星位
置保持固定不变。
2)对地非静止卫星: 相对地球表面任一点,卫星位置
不断地变化。
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术
二 卫星信道的传 输时延及回波的 抑制和抵消
三 静止卫星的组 成
1、卫星的分类
按倾角i的大小分,卫星可分为三类
极轨道卫星
倾斜轨道卫星
赤道轨道卫星
一 通信卫星的基 本知识
1、卫星的分类 2、卫星的摄动 3、星蚀及日凌中 断 4、通信卫星的姿 态稳定技术


在卫星通信系统中,通信卫星是最

重要的组成部分之一。它为系统内的各

地球站转发信号,沟通信道。因此,通
信卫星技术同卫星信道的建立和使用有
着密切关系,对系统性能具有决定性的 影响。
一 通信卫星一的通信基卫星本的基知识
本知识
二 卫星信道二 输的时卫延星传及信回道输波的的传时延及回波的 抑制和抵抑制消和抵消
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