《卫星通信》期末考试A卷(有答案)

《卫星通信》课程试题
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一、名词解释（10分） 1、S-PCN 卫星通信网络 2、DAB 数字音频广播 3、MMSS 海事移动卫星业务 4、EIRP 有效全向辐射功率 5、HEO 高椭圆倾斜轨道 6、MCPC 多路单载波 7、DBS 卫星电视接收 8、MEO 中轨道
9、BSS
广播卫星业务
10、S-ALOHA 时隙ALOHA
二、判断题——下列指令，对的打“√”，错的打“x ”。

（10分）
1、（ x ）处于同步轨道上的卫星都属于静止卫星。

2、（√ ）同步卫星的轨道不一定处于赤道平面上。

3、（√ ）使用非静止卫星也能实现卫星。

4、（√ ）在VSAT 系统中，通常小站与小站之间通信使用的是双跳方式。

5、（√ ）在VSAT 系统中，通常小站与主站之间通信使用的是单跳方式。

6、（ x ）所有同步轨道的倾角都有是零度。

7、（√ ）以一个恒星日为圆形轨道周期的卫星称为同步卫星。

8、（√ ）从小站通过卫星到主站方向的信道称为内向信道。

9、（√ ）静止轨道也是同步轨道。

10、（√ ）从主站通过卫星向小站方向发射的数据称为出向数据。

三、填空题（20分）
P-9 一般卫星系统由空间段、控制段和地面段三部分组成。

P-9 目前的卫星系统，主要有固定业务的卫星系统（FSS ）、移动业务的卫星系统（MSS ）、和广播业务的卫星系统。

P-43 范·阿伦辐射带是由高能质子和电子组成的辐射带，有强电磁辐射，高能粒子穿透会使卫星的寿命大大降低。

其内层辐射带的高度为1500~5000Km，高度为3700 Km时，浓度最大；外层辐射带的高度为12000~19000，高度为18500 Km时，浓度最大。

P-114 用于卫星跟踪的自动跟踪系统主要有三种，即：步进跟踪系统、单脉冲跟踪系统和智能跟踪系统。

P-159 P-159 VSAT网络的小站天线直径最小的为0.55m左右。

由于要考虑邻近卫星系统干扰，使天线的尺寸受到限制。

用在VSAT网络中的主要结构有：星形结构、广播网络、网状或总节点(总线连接)连接。

P-163 VSAT主站又称中心站或枢纽站(Hub)，是VSAT网的心脏。

与普通地球站类似，它使用大、中型天线，其直径在Ku波段一般为3.5 ~ 8m，在C波段一般为5 ~ 11m。

四、画图题（共20分）
1、（P-95）如下是地球站设备的一般原理性框图，请标注出其中发送支路各组成部分的名称。

2、（P-155）请画出在数字压缩卫星电视中采用的MPEG-2编码过程基本原理框图。

P-158 VSAT设备框图。

P-380画出卫星通信系统中前向切换控制过程示意图。

五、简答题（20分）
P-35 静止卫星——静止卫星是指位于静止轨道（GEO）的卫星，这种卫星以11068.8Km/h 的速度围绕地球运动。

卫星以此速度围绕地球运动时，正好与地球自转一周的时间相同，且与地球的自转方向也相同，所以，从地球上看，卫星好似完全静止地挂在天空上。

故称之为静止卫星。

P-56日凌中断——每年春分和秋分前后，在静止卫星星下点进入当地中午前后的一段时间里，卫星处于太阳和地球之间，地球站天线在对准卫星的同时也会对准太阳，强大的太阳噪声使通信无法进行，这种现象通常称为日凌中断。

这种中断每年发生两次，每次持续时间约6天，每天约数分钟。

卫星通信中的一般采哪些复用方式？一种理想的多址方案应使哪些参量最佳化？
P-291 卫星通信中的复用方式有频分复用、时分复用、码分复用、空分复用和极化复用等。

前两种方式，得到较广泛应用。

P-318 空分多址——对于多波束卫星，当波束分离得足够远，不致出现过高干扰电平时，相同频带就可以在不同波束中重复使用，这就是所谓的利用空间分隔的频率复用，也称之为空分多址（SDMA）。

六、计算题（共20分）
P-50 已知静止卫星轨道半径为42164.2 km，地球的平均赤道半径取为6378.155km，位于北京的地球站的经、纬度为θL＝116.45°E，φL＝39.92°N，亚洲二号卫星的经度为θS＝100.5°E ，
请求出该地球站的方位角、仰角、极化角以及用户终端到卫星之间的距离。

1、解：北京的地球站
A= 180°+ 24°= 204° E = 40.95° ξ = 18.18° d = 37707.66 Km
方位角、仰角、站星距的计算：P18 1 1 ：为地球站经度、纬度。

2、 2：为星下点经度、纬度。

φ=φ2－φ1，为卫星地面站与卫星的经度差。

R ﹦6378.155Km ，为地球平均赤道半径。

h=35786.045Km ，为静止卫星轨道离地面高度。

方位角：
站星距：
延迟时间：T=d/c
P-185 例4-1 一颗卫星使用4 GHz 通过一副18 dB 增益的天线，发射25 W 功率。

网络中一个地球站，用一副直径为12 m 的天线来接收，天线的效率为η＝65% ，请确定：
（1）地球站的接收天线增益； （2）传播损耗；
（3）假定从卫星到地球站的距离为40 000 km ，求这个地球站的功率通量密度； （4）在地球站天线输出处收到的功率。

2、解：下行频率为4 GHz 时
(a) 52.16 dB (b) 196.53 dB
⎪⎩⎪⎨⎧+)(180)(18000卫星位于地球站西侧卫星位于地球站东侧－，方位角＝当地球站位于北半球时a a
φφ⎪⎩
⎪⎨⎧)(360)(0
卫星位于地球站西侧－卫星位于地球站东侧，方位角＝当地球站位于南半球时a a
φφφθcos cos )(2)(12
2h R R h R R d +-++=[]⎭
⎬
⎫⎩⎨⎧--⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=-21211211)cos(cos 1/))cos((cos tan φφθφφθφh R R e ⎥
⎦⎤⎢⎣
⎡1sin tan arctan θφφ＝a
(c) – 131.05 dB (d) –112.39 dB
1）链路计算
自由空间传播损耗L P
卫星或地球站接收机输入端的载波接收功率：
［C ］=［EIRP ］＋［G R ］－［L P ］ (3-1)
其中，［G R ］为接收天线的增益(dBi)，［L P ］为自由空间损耗(dB)，［EIRP ］为发射机的有效全向辐射功率(dBW)。

有效全向辐射功率：
［EIRP ］=［P T ·G T ］=［P T ］＋［G T ］
若考虑发射馈线损耗［L FT ］(dB)，则有效全向辐射功率［EIRP ］为：
［EIRP ］=［P T ］－［L FT ］＋［G T ］
(3-2)
若再考虑接收馈线损耗［L FR ］(dB)、大气损耗［L a ］(dB)、其它损耗［L r ］(dB)， 则，接收机输入端的实际载波接收功率［C ］(dBW)为：式（3-3）：
［C ］=［P T ］－［L FT ］＋［G T ］＋［G R ］－［L P ］－［L FR ］－［L a ］－［L r ］ 进入接收系统的噪声功率应为：
N = k T t B
(3-4)
式中，N 为进入接收系统的噪声功率；Tt 为天线的等效噪声温度；k =1.38×10－23J/K 为波尔兹曼常数；B 为接收系统的等效噪声带宽。

接收机输入端的载波噪声功率比为： (3-5)
以分贝(dB)表示为： (3-6)
卫星转发器接收机输入端的载噪比［C /N ］S 为
(3-7)
式中，［EIRP ］E 为地球站有效全向辐射功率，
L PU 为上行链路自由空间传输损耗， G RS 为卫星转发器接收天线的增益， L FRS 为卫星转发器接收系统的馈线损耗，
))(/4lg(20)/4lg(20][dB c df d L P πλπ==B
kT L G G P N C t P R T T 1
⋅=[][][]()B kT G L N C t R P lg 10EIRP -+-=⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡[][][][][]()S S a FRS RS PU E S
lg 10EIRP B kT L L G L N C ---+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡
［L a ］为大气损耗，
T S 为卫星转发器输入端的等效噪声温度； B S 为卫星转发器接收机的带宽。

若G RS 中计入了L FRS ，则该G RS 称为有效天线增益；若将L a 和L PU 合并为L U (称为上行链路传输损耗或上行链路传播衰减)，则式(3-7)可写为
地球站接收机输入端的［C /N ］E
(3-9)
式中，［EIRP ］S 为卫星转发器的有效全向辐射功率，
L D 为下行链路自由空间传输损耗，G RE 为地球站有效接收天线增益，
L FRS 为卫星转发器接收系统的馈线损耗，Tt 为地球站接收机输入端等效噪声温度，
B 为地球站接收机的频带宽度
[][][]()B kT G L N C t lg 10EIRP RE D S E
-+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡[][][]()S S RS U E S
lg 10EIRP B kT G L N C -+-=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡（3-8）。