通信041042《卫星通信技术》期末考试a卷(答案) 2

《卫星通信技术》课程试题
课程号：
试
卷
卷查卷卷
（说明：学生答题时，除客观题直接填在试卷上外，主观题统一答在所附白纸上。

）
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）
GDOU-B-11-302
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6378.155 km ，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
⎪⎩⎪⎨⎧+)(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
φφ⎥
⎦⎤⎢⎣
⎡1sin tan arctan θφφ＝a
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
(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：
)
)(
/
4
lg(
20
)
/
4
lg(
20
]
[dB
c
df
d
L
P
π
λ
π=
=
B
kT
L
G
G
P
N
C
t
P
R
T
T
1
⋅
=
(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，
［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
10
EIRP
RE
D
S
E
-
+
-
=
⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡
[][][]()B
kT
G
L
N
C
t
R
P
lg
10
EIRP-
+
-
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
[][][][][]()
S
S
a
FR S
R S
PU
E
S
lg
10
EIRP B
kT
L
L
G
L
N
C
-
-
-
+
-
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
[][][]()
S
S
R S
U
E
S
lg
10
EIRP B
kT
G
L
N
C
-
+
-
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
（3-8）。