卫星通信系统基础知识
卫星通信基础知识(六)卫星天线的方位 仰角 极化角
卫星通信基础知识（六）卫星天线的方位仰角极化角要进行卫星接收，关键点是卫星接收天线的定位，它包括：天线的方位角、仰角和馈源的极化角这三大参数。
1、方位角从地球的北极到南极的等分线称为经线（0－180度），把地球分为东方西方，偏东的经线称为东经，偏西方的经线称为西经。
从地球的东到西的等分线称纬线（0－90度），把地球分为南北半球，以赤道为界（赤道的纬度为0），北半球的纬线称北纬，南半球的纬线称南纬。
我国处于北半球的东方，约在东经75－135度，北纬18－55度之间。
所有的广播电视卫星都分布在地球赤道上空35786.6公里的高空同步轨道的不同经度上，平时我们惯称多少度的卫星，这个度指的是地球的经线。
卫星在地球上的投影称为星下点，它是位于赤道上，经度与卫星经度相同的地方。
如亚太6号卫星的星下点是位于赤道上的东经134度的位置。
我们在寻星时，如果你所在的地方（北半球）的经度大于星下点的经度，那么天线的方位角必定时正南（以正南为基准）偏西，反过来，如果你所在的位置的经度小于星下点的经度，那么天线的方位角是正南偏东。
卫星天线的方位角计算公式是：A＝arctg｛tg(ψs－ψg)/sinθ｝----------(1)公式（1）中的ψg是接收站经度，ψs为卫星的经度，θ为接收站的纬度。
图1是卫星的方位角示意图。
方位角的调整方法很简单，首先用指南针找到正南方，天线方向正对正南方，如果计算的角度A是负值，则天线向正南偏西转动A度，如果A是正值，则天线向正南偏东方向转动A度。
即可完成方位角的调整。
2、仰角 仰角是接收站所在地的地平面水平线于天线中心线所形成的角度，如图2所示。
仰角的计算公式是： .-----------------⑵ 仰角的调整最好是用量角器加上一个垂针作成的仰角调整专用工具进行调整。
方位角和仰角的调整顺序是，先调整好仰角，在调整方位角。
3、极化角 国内或区域卫星一般都是线极化，线极化分为水平极化（以E‖表示）和垂直极化（以E⊥表示）。
卫星通信系统基础知识及设备操作使用与维护管理
卫星通信系统基础知识及设备操作使用与维护管理卫星通信系统是利用卫星作为中间传输媒介的通信方式。
卫星通信通过将信号传输到地球上的接收站，实现了全球范围内的通信。
它具有全天候、全天时、全球覆盖、无距离限制等优点，被广泛应用于军事、民用、航空、航天等领域。
1.设备操作使用：-在操作卫星通信系统设备之前，需要仔细阅读设备的使用说明书和操作手册，了解设备的工作原理、操作流程以及安全注意事项。
-进行设备操作时，需要按照操作流程的指导进行操作，遵循正确的操作步骤，避免操作错误导致设备损坏或故障。
-在设备操作过程中，应注意设备的状态和指示灯的变化，及时处理设备异常情况，避免出现故障。
2.设备使用：-卫星通信设备通常需要安装在固定的位置上，以保证信号传输的稳定性。
因此，在安装设备时，需要选择合适的位置，并按照设备说明书进行正确的安装和固定。
-设备使用过程中，需要注意设备的环境要求，如温度、湿度、电源供应等。
避免设备在恶劣的环境条件下工作，导致设备故障或损坏。
-使用设备时，应遵循设备的操作规程，合理调节设备参数，保证设备的正常运行。
3.设备维护管理：-定期检查卫星通信设备的硬件和软件状态，检测设备是否正常工作，并及时处理设备异常情况。
例如，设备的散热情况、电源供应是否正常等。
-对设备进行定期的清洁和维护，保持设备的良好状态。
同时，定期对设备进行保养，如更换电池、更新软件等。
-设备的安全保护措施也是重要的一环。
例如，设备需要定期备份数据，以防止数据丢失或损坏。
同时，设备的接入口需要设置密码保护，避免未经授权的人员操作设备。
总结起来，卫星通信系统的设备操作使用与维护管理需要关注设备的正确操作、合理使用和定期维护。
通过正确操作和及时维护，可以确保卫星通信系统的稳定运行，提高通信的可靠性和效率。
卫星通信的基础知识
2.卫星通信系统的组成
（1)卫星通信系统的组成
通常卫星通信系统是由地球站、通信卫星（前两个为主要组成，负责卫星收发)、跟踪遥测及指令系统和监控管理系统（后两个提供辅助功能，监测卫星、姿态调整等）４大部分组成的，如图所示。
(2)卫星通信线路的组成
两个地球站通过通信卫星进行通信的卫星通信线路的组成如图所示,是由发端地球站,上、下行无线传输路径和收端地球站组成的。
（1)地球站的性能指标——品质因数(Ｇ/Ｔ)
G/T是地球站接收天线的增益G与地球站接收系统的等效噪声温度T的比值,它表征了地球站对微弱信号的接收能力，称为地球站的品质因数。
（2)有效辐射功率及其稳定度
为了保证所传送信号的质量,要求地球站的发射机能够发射较大的功率，一般为几百瓦~十几千瓦,而且要求所发射的射频信号功率非常稳定。
f可自发自收进行监测
(２)静止卫星通信的缺点
a静止卫星的发射与控制技术比较复杂(所以国内做卫星发射的很少）。
b地球的两极地区为通信盲区（轨道与赤道平行，切线方向下来无法到达两极),而且地球的高纬度地区通信效果不好。
c存在星蚀(卫星在地球和太阳之间）和日凌(地球在太阳和卫星之间)中断现象。 ——（现今可通过处理缩短这种现象)
静止卫星通信的特点
（1)静止卫星通信的优点
a通信距离远，且费用与通信距离无关(只要在卫星波束范围内两站之间的传输与距离无关)
ｂ覆盖面积大（三颗卫星即可覆盖所有地方)，可进行多址通信（一发多收）
c通信频带宽（带宽为500M），传输容量大
d信号传输质量高,通信线路稳定可靠
e建立通信电路灵活、机动性好(只要卫星覆盖到，均可建立地面站进行通信)
卫星通信基础知识
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。
利用静止卫星建立全球通信示意图
1.4 卫星通信的开展概况
1945年五月英国人阿瑟克拉克提出关于静止卫星的设想。1954-1964 卫星 通信试验，1957年10月4日苏联发射了第一颗人造卫星，1963年7月 发射 了第一颗地球同步卫星，他们都进行了卫星通信试验。1965年国际通信卫星 组织的IS-1（国际通信卫星）1.8.1卫星通信使用频率 1、C频段（3.4-6.65GHz） 2、Ku频段(10.95-18GHz) 3、Ka频段(18-40GHz) 4、L频段(1.12-2.6GHz) 5、其他频段(UHF,S,X,Q,V)
1.8.2 C波段与Ku波段比较
C波段
资源较丰富 易受地面干扰 天线口径较大 不受天气影响
国际通信方面我国运营15座国际通信卫星地球站，开通了约1 万3千条双向电路（占国际长途电路的26%）。中国通信播送 卫星公司等具有国际点对点业务许可的单位开通了150~200条 国际双向VSAT电路。公众通信约使用50个转发器 。
我国已有中央电视台的12套节目，中央人民播送电台和国际 台的32路声音播送节目，以及31个省、自治区、直辖市的播送 电视节目均通过通信卫星向全国传送。目前我国播送电视节目 共使用了11颗通信卫星（亚太1A、亚洲2号、亚洲3S、鑫诺1 号、亚太2R、泛美3R号、泛美8号、泛美9号、泛美3R号、泛 美10号、银河3R和热鸟3号）的32个转发器。
卫星通信的原理
卫星通信的原理
卫星通信是一种利用人造卫星进行通信的技术，它已经成为现
代通信系统中不可或缺的一部分。
卫星通信的原理主要包括信号发送、信号传输和信号接收三个方面。
首先，信号发送端将要传输的
信息转换成电信号，然后通过天线发送至卫星。
卫星接收到信号后，再通过天线将信号转发至地面接收站，最终完成信息的传输。
卫星通信的原理涉及到多个关键技术，其中包括卫星轨道、频
段利用、信号调制与解调等。
首先，卫星轨道是卫星通信的基础，
不同类型的卫星通信系统会采用不同的轨道，如地球同步轨道、近
地轨道等。
其次，频段利用是指在卫星通信中，不同的频段会被用
于不同的通信目的，如C频段、Ku频段等。
而信号调制与解调则是
指在信号传输过程中，信号会经过调制和解调的过程，以便在传输
过程中保持信号的完整性和稳定性。
在卫星通信的原理中，卫星的选择和设计也是至关重要的。
不
同的卫星通信系统会根据通信范围、带宽、传输速率等因素来选择
不同的卫星，并对卫星进行相应的设计和调整，以满足特定的通信
需求。
同时，卫星通信还需要考虑到地面接收站的布局和设计，以
确保接收到的信号质量和稳定性。
总的来说，卫星通信的原理是一个复杂而又精密的系统工程，
它涉及到多个学科领域的知识，如天文学、电子工程、通信技术等。
通过不断的技术创新和系统优化，卫星通信的原理不断得到完善和
提升，为人类的通信活动提供了更加便捷和高效的方式。
随着科技
的不断发展，相信卫星通信的原理将会更加完善，为人类的通信事
业带来更大的发展和进步。
卫星通信基础知识讲座-PPT课件
1、基本概念
1.4单跳、双跳
1、基本概念
1.5卫星通信频段
1） C波段，4／6GHZ 设备成熟，可用带宽500MHz，大部分国际卫星通信，尤其是 商业卫星通信都使用此频段，雨衰小，1－2dB C波段工作频段选择可以有以下选择：
1、基本概念
1.5卫星通信常用频段
1） C波段，4／6GHZ 扩展C特点：
1、基本概念
1.2通信卫星的类型
按高度分：
（1）低高度卫星，h<1500km； （2）中高度卫星，8000km<h<12000km； （3）高高度卫星，h＞20000km。 范艾伦高速粒子带
1、基本概念
1.2通信卫星的类型
同步卫星
1、基本概念
1.3日凌中断与星蚀
春分和秋分前后还存在星蚀（卫星进入地球的阴影区）和日凌中断（卫星 处于太阳和地球之间，受强大的太阳噪声影响而使通信中断）现象。
2、卫星通信系统
2.2 通信地球站 2.2.2 天线
主要技度
2、卫星通信系统
2.2 通信地球站 2.2.2 天线
2、卫星通信系统
2.2 通信地球站 2.2.3 功放
•行波管功放（TWTA） 微波电子管，大功率（400W以上），线性差，寿命6~10年，便宜。 •固态功放（SSPA、SSPB）
砷化镓场效应管，中小功率，线性好，寿命10年以上，贵。
2、卫星通信系统
2.2 通信地球站 2.2.4 低噪声放大器（LNA、LNB）
•微波信号低噪声放大 •带下变频（LNB）或不带（LNA） •带10MHz参考输入或不带 主要指标： •工作频率
双 工 器 天 线
收中频
下变频
LNA
供电
卫星通信基础知识(四)自由空间衰耗
卫星通信基础知识（四）自由空间衰耗
自由空间电波传播是无线电波最基本、最简单的传播方式。
自由空间是一个理想化的概念，实际上电波是不可能在真空中传播的，自由空间为人们研究电波传播提供了一个简化的计算环境。
自由空间是传播损耗中最基本的损耗，接收天线接收到的信号功率仅仅是发射天线辐射功率的一小传播损耗L
p
部分，大部分能量都向其它方向扩散了。
工作距离越远，球面积越大，接收点截获的功率越小，即传播损耗加大。
电波在大气层以外的空间传播时，可以近似看成在自由空间传播。
在自由空间传播过程中，接收信号的功率为：
为发射功率
T
为发射天线增益
G
T
为接收天线增益
G
R
自由空间传播损耗
L
p
其中L p的定义为：
d为传播距离λ为工作波长c为光速f为工作电波频率
以分贝为单位表示为:
[Lp]=92.44+20lgd(km)+20lgf(GHz)
[Lp]=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)
式中d为地球站到静止卫星的距离，可以取d=40000km
对常见C波段的卫星信号的上行6GHz、和下行4GHz线路传输损耗
[Lu]=92.44+20lg40000+20lg6=200.04(dB)
[LD]＝92.44+20lg40000+20lg4= 196.52(dB)。
卫星通信系统基础知识
卫星通信系统基础知识卫星通信简单地说就是地球上（包括地面和低层大气屮）的站间利用卫星作为中继而进行的通信。
由和两部分组成。
卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范圉内，从任何两点Z间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响（可靠性高）；只要设置地球站电路即可开通（开通电路迅速）；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信（多址特点）；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量：同-•信道可用于不同方向或不同区间（多址联接）。
1、卫星通信系统基本概念系统组成卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三部分组成。
卫星端在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，卫星星体又包括两大子系统：星载设备和卫星母体。
地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地而站还包括地而，及其跟踪、遥测和指令站。
用户段即是各种用户终端。
町槪込上也球J占卫星通信网络的结构•点对点：两个卫星站之间互通：小站间信息的传输无需中央站转接：组网方式简单。
•星状网：外国各边远站仅与中心站直接发生联系，各边远站之间不能通过卫星直接相互通信（必要时，经中心站转接才能建立联系人•网状网：网络中的各站，彼此可经卫星直接沟通。
•混合网：星状网和网状网的混合形式星状网网状网混合网卫星通信的应用范围•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卫星通信使用频率•电波应能穿过电离层，传输损耗和外部附加噪声应尽可能小•有较宽的可用频带，尽可能增大通信容量•较合理的使用无线电频谱，防止各宇宙通信业务之间及与其它地而通信业务之间产生相互干扰•通信采用微波频段(300MHz-300GHz)注：由于空间通信是超越国界的，频谱分配是在ITU主管下进行的，1979年世界无线电行政大会(WRAC)分配给卫星通信的频带包含17个业务分类，并将全球分为三个地理区域：I区、II区、III区，我国位于第II【区。
卫星通信知识点
第1章1．卫星通信：利用人造地球卫星作为中继站转发无线电破，在两个或多个地球站之间进行通信。
它是宇宙通信形式之一。
2．卫星通信的特点：①覆盖面积大, 通信距离远。
一颗静止卫星可最大覆盖地球表面三分之一, 三颗同步卫星可覆盖除两极外的全球表面, 从而实现全球通信。
②设站灵活, 容易实现多址通信。
③通信容量大, 传送的业务类型多。
④卫星通信一般为恒参信道, 信道特性稳定。
⑤电路使用费用与通信距离无关。
⑥建站快, 投资省。
3．卫星通信的缺点：①卫星要求严格,要求有高可靠性、长寿命。
②通信地球站设备较复杂、庞大。
③存在日凌和星蚀现象。
④卫星传输信号有延迟4．非同步卫星系统按轨道分：1）低轨道卫星通信系统(LEO)，如极轨道卫星, 当卫星通过赤道上空时卫星间的距离最大, 此时须多开放一些小区; 当卫星通过两极时, 卫星间的距离变小, 这时会出现小区重叠, 在切换时要关闭一些小区。
2）中轨道卫星通信系统(MEO)3）同步（静止）卫星通信系统(GEO)：当卫星的运行轨道在赤道平面内，其高度大约为35800 km 时，它的运行方向与地球自转的方向相同．5．地球卫星轨道分为：赤道轨道，极轨道，倾斜轨道。
6．卫星通信系统的组成：通信卫星，地球站，跟走遥测及指令系统和监控管理系统。
7．地球站的组成：天馈设备，收信机，发信机，终端设备，天线跟踪设备，以及电源设备。
8．基本工作原理：当甲地一些用户要与乙地的某些用户通话时, 甲地首先要把本站的信号组成基带信号, 经过调制器变换为中频信号(70 MHz), 再经上变频变为微波信号, 经高功放放大后, 由天线发向卫星(上行线)。
卫星收到地面站的上行信号，经放大处理, 变换为下行的微波信号。
9．影响同步卫星通信的因素：1）摄动：在空中运行的卫星, 受到来自地球、太阳、月亮的引力以及地球形状不均匀, 太阳辐射压力等影响, 使卫星运行轨道偏离预定理想轨道, 这种现象称为摄动。
2）轨道平面倾斜效应3）星蚀与日凌中断4）卫星姿态的保持与控制10．同步卫星通信卫星的组成：控制分系统，通信分系统，遥测指令分系统，电源分系统，温控分系统。
卫星通信基础知识简介
信业务
信覆盖效果差
➢ 从一颗星向另一颗星切换时 ➢ 地面设备大，成
，需要电路中继保护措施
本高，机动性差
➢ 需要多普勒移频率补偿功能 ➢ 要用星上处理技
➢ 地球站必须从一颗星跟踪到
术和大功率发射
及大口径天线
另一颗星，所以系统至少需
要两副天线和一套跟踪设备
➢ 地面设备比较大，成本高
➢ 卫星天线必须有波束定位控
和信标。
➢ 通信天线
全球波束天线
点波束天线
赋形波束天线
范晓晴
5 November 2015
13
转发器
➢ 是通信卫星中直接起中继站作用的部分。
要求：以最小的附加噪声和失真，足够的工作频带和输出功率业为
各地球站有效可靠地转发无线电信号。
➢ 透明转发器
对收到的信号只进行低噪声放大、变频、功率放大，对频带内
6
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卫星通信知识点
第1章1．卫星通信：利用人造地球卫星作为中继站转发无线电破，在两个或多个地球站之间进行通信。
它是宇宙通信形式之一。
2．卫星通信的特点：①覆盖面积大, 通信距离远。
一颗静止卫星可最大覆盖地球表面三分之一, 三颗同步卫星可覆盖除两极外的全球表面, 从而实现全球通信。
②设站灵活, 容易实现多址通信。
③通信容量大, 传送的业务类型多。
④卫星通信一般为恒参信道, 信道特性稳定。
⑤电路使用费用与通信距离无关。
⑥建站快, 投资省。
3．卫星通信的缺点：①卫星要求严格,要求有高可靠性、长寿命。
②通信地球站设备较复杂、庞大。
③存在日凌和星蚀现象。
④卫星传输信号有延迟4．非同步卫星系统按轨道分：1）低轨道卫星通信系统(LEO)，如极轨道卫星, 当卫星通过赤道上空时卫星间的距离最大, 此时须多开放一些小区; 当卫星通过两极时, 卫星间的距离变小, 这时会出现小区重叠, 在切换时要关闭一些小区。
2）中轨道卫星通信系统(MEO)3）同步（静止）卫星通信系统(GEO)：当卫星的运行轨道在赤道平面内，其高度大约为35800 km 时，它的运行方向与地球自转的方向相同．5．地球卫星轨道分为：赤道轨道，极轨道，倾斜轨道。
6．卫星通信系统的组成：通信卫星，地球站，跟走遥测及指令系统和监控管理系统。
7．地球站的组成：天馈设备，收信机，发信机，终端设备，天线跟踪设备，以及电源设备。
8．基本工作原理：当甲地一些用户要与乙地的某些用户通话时, 甲地首先要把本站的信号组成基带信号, 经过调制器变换为中频信号(70 MHz), 再经上变频变为微波信号, 经高功放放大后, 由天线发向卫星(上行线)。
卫星收到地面站的上行信号，经放大处理, 变换为下行的微波信号。
9．影响同步卫星通信的因素：1）摄动：在空中运行的卫星, 受到来自地球、太阳、月亮的引力以及地球形状不均匀, 太阳辐射压力等影响, 使卫星运行轨道偏离预定理想轨道, 这种现象称为摄动。
2）轨道平面倾斜效应3）星蚀与日凌中断4）卫星姿态的保持与控制10．同步卫星通信卫星的组成：控制分系统，通信分系统，遥测指令分系统，电源分系统，温控分系统。
卫星通信(基础理论)讲解
卫星通信的缺陷：
星上处理时间：50 — 70ms
1、 固定时延(250 — 270ms/跳)
电磁波速率为300,000km/s 卫星距地球赤道35,800km
100ms 100ms
A
B
卫星卫基星础通知识信
卫星通信的缺陷：
2、 水衰
雨衰 雪衰 解决办法
加大天线 加大功放
卫星卫基星础通知识信
卫星通信的缺陷：
通信卫星组成框图
卫卫星星基础通知信识
控制系统
它的任务是根据地面指令信号来控制卫星姿态和位置 等。通信卫星的控制系统包括位置控制和姿态控制两部分。 1. 位置控制
由于太阳和月球的引力以及太阳的辐射压力等原因，会 破坏卫星对地球的相对位置，使卫星发生缓慢移动，漂出轨 道，影响正常通行。位置控制是利用装在卫星上的气体喷射 装置由地面控制站发出指令进行工作，以进行位置控制。
卫卫星星基础通知信识
电源 部分 太阳 能
电池
蓄电 池
电源 控 制电 路
控制 部分
执行 机构
自旋
传感 器
姿态 控制
天线 控制
轨道 控制
遥测 指令部分
通信部分( 转发器)
遥测 编码 器
遥控 发射 机
指令 译码 器
指令 接收 机
双工 器
本机 振荡 器 变频 器
发射机 接收机
双工 器
遥测 指令天线
通信 天线
卫卫星星基础通知信识
2. 姿态控制 卫星仅仅能保持在轨道上的指定位置还不够，还必须
使它在这个位置上有一个正确的姿态。对通信卫星而言， 为了保证正常通信，要求卫星天线波束始终指向地球中心 或覆盖中心区域；同时，要求卫星上太阳能电池板始终朝 向太阳。这就要对卫星的姿态进行控制。
卫星基础培训13.11
3.设备组成
TES卫星通信网络由6.2M卡塞格伦天线、室内单元IDU （标准机箱+CU板或高密机箱+RFM机箱）和室外单元ODU（40W VITACOM高功放、变频器）组成。 （咸阳TES站室内单元共两个机
架，11个标准机箱。）
标准机箱
高密机箱
RFM机箱
ODU：提供上下行链路的频率变换和功率放大。目 前西北地区TES卫星站使用的ODU有EF-DATA、 V2、VITACOM三个类型。
止卫星就可以实现全球通信。
3.卫星通信与其它通信手段相比，具有以下一些特点：
(1)通信距离远，且费用与通信距离无关。 (2)覆盖面积大，可进行多址通信。 (3)通信频带宽、传输容量大。 (4)机动灵活。 (5)通信线路稳定可靠，传输质量高。
4.卫星通信系统的工作过程
卫星通信系统的组成是复杂的。就通信传输部分而言，一 条卫星通信线路是由发端地球站、上行线路、卫星转发器、下 行线路和收端地球站组成。其中的上行线路和下行线路就是无 线电波的传播路径。从地球站到卫星转发器的传播路径称为上 行线路，反之则为下行线路。为了进行双向通信，每一地球站 均应包括发射和接收系统。卫星转发器的作用是接收地面站发 来的信号，并经变频、放大后再转发给其它地球站。
7.VSAT卫星通信网络的组成
同一般的卫星通信系统一样，典型的VSAT卫星通信网络由中央站 （包括网络管理系统），许多VSAT站和通信卫星三部分组成。典型的 VSAT卫星通信网络组成结构如下图所示。
第二章 中国民航C波段卫星通信网络
1.中国民航C波段卫星通信网络的发展
“八五”期间我们在全国民航机场建成了以北京为主站， 广州为备用网控站，全国97个卫星地球站的全国民航TES话音 专用通信网和PES数据专用通信网络，构成了中国民航C波段 卫星通信网络。
卫星通信基础知识
4.1天线角度定义 方位角以正北为零度， 方位角以正北为零度， 正南为180度。 正南为 度 顺时针为正， 顺时针为正， 逆时针为负。 逆时针为负。
系统框图（卫星通信系统为例） 5.1 系统框图（卫星通信系统为例）
天馈分系统 天线 馈源 双工器 功放 上变频器 室外单元分系统 室内单元分系统
调制器 用户 终端 系统
卫星通信常用波段（静止卫星） 卫星通信常用波段（静止卫星）C、Ku
C： 下行 4.2GHz， 3.7 ～4.2GHz， 扩展 上行 6.425GHz， 5.925 ～6.425GHz， 5.625 ～6.425GHz 3.4 ～4.2GHz
Ku： Ku： 上行 下行
14.5GHz， 14 ～14.5GHz， 10.95 ～12.75GHz, 10.95 ～11.7GHz 欧洲（ 欧洲（Ⅰ区） 美洲（ 美洲（Ⅱ区） 亚洲、澳洲（ 亚洲、澳洲（Ⅲ区）
4.1卫星系统工作流程 一个完整的卫星通信系统，工作流程如下： 一个完整的卫星通信系统，工作流程如下：
4.1卫星网拓扑结构 星状网 网状网 混合网（树状网) 混合网（树状网
4.1卫星通信多址方式 FDMA TDMA CDMA SDMA 混合方式
4.1卫星天线类型 前馈型抛物面天线 卡塞格仑天线 格里高利天线 环焦天线
DVB6.2 DVB-RCS
主站→端站（DVB-数字视频广播） 主站→端站（DVB-数字视频广播） 端站→主站（RCS-回信回传信道）MF-TDMA 端站→主站（RCS-回信回传信道）MF主站组成
天线
馈源
双工器
SSPB DVBDVB-RCS Hub LNB 用户 终端
7.2频谱仪操作
频谱仪用来观察卫星上的频率使用状态， 频谱仪用来观察卫星上的频率使用状态，在对星及频率使用时可起到重要的参 考作用，其设置如下： 考作用，其设置如下： 观察卫星信标时，基本设置如下： 观察卫星信标时，基本设置如下： FRQ：960MHZ ： SPAN：500KHZ ： REF：按上下键，使底部噪声居于屏幕中间即可 ：按上下键， RBW：3KHZ ： VBW：1KHZ ： SWEEP：500ms ： 当天线对准卫星时，将看到鑫诺1号的卫星信标 号的卫星信标。 低两个单载波。 当天线对准卫星时，将看到鑫诺 号的卫星信标。为1高1低两个单载波。 高 低两个单载波 观察卫星频段使用时，基本设置如下： 观察卫星频段使用时，基本设置如下： FRQ：设置为使用的频率，为1259.43 ：设置为使用的频率， SPAN：10MHZ ： REF：使底部噪声居于屏幕中间即可 ： RBW：10KHZ ： VBW：3KHZ ： SWEEP：500ms ： 屏幕上鼓起的一个个小包就是用户发射的载波，我们可以看频段的使用情况。 屏幕上鼓起的一个个小包就是用户发射的载波，我们可以看频段的使用情况。
卫星通信基础知识三圆极化左旋极化波与右旋极化波
卫星通信基础知识三圆极化左旋极化波与右旋极化波
什么是圆极化波
电波在空间传播时,其电场矢量的瞬时取向称为极化;若电场矢量在空间描出的轨迹为一个圆,即电场矢量是围绕传播方向的轴线不断地旋转,则称为圆极化波;而圆极化波又分为：左旋极化波、右旋极化波．
左旋极化波：向波的传播方向观察,场的旋转方向为逆时针;若向+z方向传播,则 Ey 比Ex 超
前π/2
左旋园极化波
右旋极化波：向波的传播方向观察,场的旋转方向为顺时针;若向+z方向传播,则Ex 比 Ey 超前π/2
右旋园极化波
现代卫星电视传输中,还利用垂直极化与水平极化、左旋圆极化和右旋圆极化的相互隔离之特性传送不同的电视节目,以提高卫星的传输容量;圆极化波和线极化波各有优缺点,圆极化波在穿过雨雾层和电离层时,引入的损耗小,也不存在线极化波极化面旋转的问题,而线极化波的最大优点是实现简单;。
卫星通信基础知识
卫星通信基础知识一、电磁波振动的电场和磁场在空间的传播叫做电磁波。
由收音机收到的无线电广播信号，由电视机收到的高频电视信号，医院里物理治疗用的红外线，消毒和杀菌用的紫外线，透视照相用的X射线，以及各种可见光，都属于电磁波。
二、电磁波的频率、波长人们用频率、波长和波速来描述电磁波的性质。
频率是指在单位时间内电场强度矢量E（或磁场强度矢量H）进行完全振动的次数，通常用f表示。
波长是指在波的传播方向上相邻两个振动完全相同点之间的距离，通常用λ表示。
波速是指电磁波在单位时间内传播的距离，通常用v 表示。
频率f，波长λ，和波速v之间满足如下关系：v=λf如果一电磁波在一秒内振动一次，该电磁波的频率就是1Hz ，在国际单位制中，波速的单位是m/s(米/秒) ，波长的单位是m(米) ，频率的单位是Hz.对于无线电信号，它属于电磁波，它的传播速度为光速，即每秒约前进30万公里。
例如：对于一个频率为98MHz的调频广播节目，其波长为300,000,000米除98,000,000Hz，等于3.06米。
不同的频率的（或不同波长）电磁波具有不同的性质用途。
人们按照其频率或波长的不同把电磁波分为不同的种类，频率在300GHz(1GHz=109Hz)以下的波称为无线电波，主要用于广播，电视或其他通讯。
频率在3×1011Hz-4×1014Hz 之间的波称为红外线，它的显著特点是给人以“热”的感觉，常用于医学上的物理治疗或红外线加热，探测等，频率在3.84×1014HZ-7.69×1014Hz之间的波为可见光，它能引起人们的视觉，频率在8×1014Hz-3×1017Hz之间的波称为紫外线，具有较强的杀菌能力，常用于杀菌，消毒，频率在3×1017 Hz-5×1019Hz之间的波称为X射线（或伦琴射线）它的穿透能力很强，常用于金属探测，人体透视等，在原子核物理中还有频率为1018Hz-1022Hz以上的射线，其穿透能力就更强了。
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卫星通信系统基础知识卫星通信简单地说就是地球上（包括地面和低层大气中）的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。
卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。
卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响（可靠性高）；只要设置地球站电路即可开通（开通电路迅速）；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信（多址特点）；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量；同一信道可用于不同方向或不同区间（多址联接）。
1、卫星通信系统基本概念1.1系统组成卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三部分组成。
卫星端在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，卫星星体又包括两大子系统：星载设备和卫星母体。
地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地面站还包括地面卫星控制中心, 及其跟踪、遥测和指令站。
用户段即是各种用户终端。
叮搬迅地球』占1.2卫星通信网络的结构点对点：两个卫星站之间互通；小站间信息的传输无需中央站转接；组网方式简单。
星状网：外围各边远站仅与中心站直接发生联系，各边远站之间不能通过卫星直接相互通信（必要时，经中心站转接才能建立联系）。
网状网：网络中的各站，彼此可经卫星直接沟通。
混合网：星状网和网状网的混合形式星状网网状网混合网1.3卫星通信的应用范围长途电话、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1.4卫星通信使用频率电波应能穿过电离层，传输损耗和外部附加噪声应尽可能小有较宽的可用频带，尽可能增大通信容量较合理的使用无线电频谱，防止各宇宙通信业务之间及与其它地面通信业务之间产生相互干扰通信采用微波频段(300MHz-300GHz)注：由于空间通信是超越国界的，频谱分配是在ITU主管下进行的，1979年世界无线电行政大会(WRAC)分配给卫星通信的频带包含17个业务分类，并将全球分为三个地理区域：1区、H区、皿区，我国位于第皿区。
详细的频率分配可查阅到。
常用工作频段C波段与Ku波段的比较1.5多址方式在微波频带，整个通信卫星的工作频带约有500MHz宽度，为了便于放大和发射及减少变调干扰，一般在星上设置若干个转发器。
每个转发器被分配一定的工作频带。
目前的卫星通信多采用频分多址技术，不同的地球站占用不同的频率，即采用不同的载波。
比较适用于点对点大容量的通信。
近年来，时分多址技术也在卫星通信中得到了较多的应用，即多个地球站占用同一频带，但占用不同的时隙。
与频分多址方式相比，时分多址技术不会产生互调干扰、不需用上下变频把各地球站信号分开、适合数字通信、可根据业务量的变化按需分配传输带宽，使实际容量大幅度增加。
另一种多址技术是码分多址（CDMA），即不同的地球站占用同一频率和同一时间，但利用不同的随机码对信息进行编码来区分不同的地址。
CDMA采用了扩展频谱通信技术，具有抗干扰能力强、有较好的保密通信能力、可灵活调度传输资源等优点。
它比较适合于容量小、分布广、有一定保密要求的系统使用。
1.6卫星的运动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，地球卫星的轨道有以下三种：赤道轨道（i=0o）极轨道（i=90o）倾斜轨道（0o<i<90o）2、卫星通信系统的分类2.1、按照工作轨道区分按照工作轨道区分，卫星通信系统一般分为以下3类：2.1.1、低轨道卫星通信系统（LEO）:距地面500 —2000Km，传输时延和功耗都比较小，但每颗星的覆盖范围也比较小，典型系统有Motorola的铱星系统。
低轨道卫星通信系统由于卫星轨道低，信号传播时延短，所以可支持多跳通信；其链路损耗小，可以降低对卫星和用户终端的要求，可以采用微型/小型卫星和手持用户终端。
但是低轨道卫星系统也为这些优势付出了较大的代价：由于轨道低，每颗卫星所能覆盖的范围比较小，要构成全球系统需要数十颗卫星，如铱星系统有66颗卫星、Globalstar有48颗卫星、Teledisc 有288颗卫星。
同时，由于低轨道卫星的运动速度快，对于单一用户来说，卫星从地平线升起到再次落到地平线以下的时间较短，所以卫星间或载波间切换频繁。
因此，低轨系统的系统构成和控制复杂、技术风险大、建设成本也相对较高。
2.1.2、中轨道卫星通信系统（MEO）:距地面2000 —20000Km，传输时延要大于低轨道卫星，但覆盖范围也更大，典型系统是国际海事卫星系统。
中轨道卫星通信系统可以说是同步卫星系统和低轨道卫星系统的折衷，中轨道卫星系统兼有这两种方案的优点，同时又在一定程度上克服了这两种方案的不足之处。
中轨道卫星的链路损耗和传播时延都比较小，仍然可采用简单的小型卫星。
如果中轨道和低轨道卫星系统均采用星际链路，当用户进行远距离通信时，中轨道系统信息通过卫星星际链路子网的时延将比低轨道系统低。
而且由于其轨道比低轨道卫星系统高许多，每颗卫星所能覆盖的范围比低轨道系统大得多，当轨道高度为lOOOOKm时，每颗卫星可以覆盖地球表面的23 . 5%，因而只要几颗卫星就可以覆盖全球。
若有十几颗卫星就可以提供对全球大部分地区的双重覆盖，这样可以利用分集接收来提高系统的可靠性，同时系统投资要低于低轨道系统。
因此，从一定意义上说，中轨道系统可能是建立全球或区域性卫星移动通信系统较为优越的方案。
当然，如果需要为地面终端提供宽带业务，中轨道系统将存在一定困难，而利用低轨道卫星系统作为高速的多媒体卫星通信系统的性能要优于中轨道卫星系统。
2.1.3、高轨道卫星通信系统（GEO）:距地面35800km，即同步静止轨道。
理论上，用三颗高轨道卫星即可以实现全球覆盖。
传统的同步轨道卫星通信系统的技术最为成熟，自从同步卫星被用于通信业务以来，用同步卫星来建立全球卫星通信系统已经成为了建立卫星通信系统的传统模式。
但是，同步卫星有一个不可克服的障碍，就是较长的传播时延和较大的链路损耗，严重影响到它在某些通信领域的应用，特别是在卫星移动通信方面的应用。
首先，同步卫星轨道高，链路损耗大，对用户终端接收机性能要求较高。
这种系统难于支持手持机直接通过卫星进行通信，或者需要采用12m以上的星载天线（L波段），这就对卫星星载通信有效载荷提出了较高的要求，不利于小卫星技术在移动通信中的使用。
其次，由于链路距离长，传播延时大，单跳的传播时延就会达到数百毫秒，加上语音编码器等的处理时间则单跳时延将进一步增加，当移动用户通过卫星进行双跳通信时，时延甚至将达到秒级，这是用户、特别是话音通信用户所难以忍受的。
为了避免这种双跳通信就必须采用星上处理使得卫星具有交换功能，但这必将增加卫星的复杂度，不但增加系统成本，也有一定的技术风险。
目前，同步轨道卫星通信系统主要用于VSAT系统、电视信号转发等，较少用于个人通信。
注：在地球表面观察卫星则是静止的，固定的天线可始终对准卫星，窄波束天线需要跟踪系统局步卫垦目前，全球同步轨道商用通信卫星总数已超过290颗ElM»3driMKpU3K Hb^TMa-12.2、按照通信范围区分按照通信范围区分，卫星通信系统可以分为国际通信卫星、区域性通信卫星、国内通信卫星。
2.3、按照用途区分按照用途区分，卫星通信系统可以分为综合业务通信卫星、军事通信卫星、海事通信卫星、电视直播卫星等。
2.4、按照转发能力区分按照转发能力区分，卫星通信系统可以分为无星上处理能力卫星、有星上处理能力卫星。
3、卫星通信系统的特点卫星通信是现代通信技术的重要成果，它是在地面微波通信和空间技术的基础上发展起来的。
与电缆通信、微波中继通信、光纤通信、移动通信等通信方式相比，卫星通信具有下列特点：（1）卫星通信覆盖区域大，通信距离远。
因为卫星距离地面很远，一颗地球同步卫星便可覆盖地球表面的1/3，因此，利用3颗适当分布的地球同步卫星即可实现除两极以外的全球通信。
卫星通信是目前远距离越洋电话和电视广播的主要手段。
（2）卫星通信具有多址联接功能。
卫星所覆盖区域内的所有地球站都能利用同一卫星进行相互间的通信，即多址联接。
（3）卫星通信频段宽，容量大。
卫星通信采用微波频段，每个卫星上可设置多个转发器，故通信容量很大。
（4）卫星通信机动灵活。
地球站的建立不受地理条件的限制，可建在边远地区、岛屿、汽车、飞机和舰艇上。
（5）卫星通信质量好，可靠性高。
卫星通信的电波主要在自由空间传播，噪声小，通信质量好。
就可靠性而言，卫星通信的正常运转率达99.8%以上。
（6）卫星通信的成本与距离无关。
地面微波中继系统或电缆载波系统的建设投资和维护费用都随距离的增加而增加，而卫星通信的地球站至卫星转发器之间并不需要线路投资，因此，其成本与距离无关。
但卫星通信也有不足之处，主要表现在：（1）传输时延大。
在地球同步卫星通信系统中，通信站到同步卫星的距离最大可达40000km，电磁波以光速（3X l08m/s ）传输，这样，路经地球站—卫星—地球站（称为一个单跳）的传播时间约需0.27s。
如果利用卫星通信打电话的话，由于两个站的用户都要经过卫星，因此，打电话者要听到对方的回答必须额外等待0.54s2）回声效应。
在卫星通信中，由于电波来回转播需0.54s ，因此产生了讲话之后的“回声效应”。
为了消除这一干扰，卫星电话通信系统中增加了一些设备，专门用于消除或抑制回声干扰。
（3）存在通信盲区。
把地球同步卫星作为通信卫星时，由于地球两极附近区域“看不见”卫星，因此不能利用地球同步卫星实现对地球两极的通信。
（4）存在日凌中断、星蚀和雨衰现象。
4、卫星通信系统的发展趋势未来卫星通信系统主要有以下的发展趋势：（1）地球同步轨道通信卫星向多波束、大容量、智能化发展；（2）低轨卫星群与蜂窝通信技术相结合、实现全球个人通信；（3）小型卫星通信地面站将得到广泛应用；（4 ）通过卫星通信系统承载数字视频直播（DvB）和数字音频广播（DAB）;（5）卫星通信系统将与IP 技术结合，用于提供多媒体通信和因特网接入，即包括用于国际、国内的骨干网络，也包括用于提供用户直接接入；（6）微小卫星和纳卫星将广泛应用于数据存储转发通信以及星间组网通信。