第1章卫星通信系统概述

第1章卫星通信系统概述
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Pentriad (Molnya HEO)
Teledesic Skybridge Globalstar
Iridium Orbcomm
1.1 卫星轨道
GPS
GLONASS
Outer Van Allen Belt
ICO, Spaceway NGSO
Concordian of Ellipso Borealis of Ellipso Inner
• 张乃通等，《卫星移动通信系统》(第2版）， 北京：电子工业出版社，2000
• Erich Lutz, Markus Werner and Axel Jahn.
Satellite Systems for Personal and Broad
Communications. Berlin: Springer-Verlag, 2000
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第1章卫星通信系统概述
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第1章卫星通信系统概述
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第一章 卫星通信系统概述
一、卫星轨道 二、卫星通信系统的组成 三、频率分配 四、卫星通信的特点 五、卫星通信的业务类型 六、卫星通信的发展
第1章卫星通信系统概述
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一、卫星轨道
开普勒定律 假设地球是质量均匀分布的圆球体，忽略太阳、 月球和其它行星的引力作用，卫星运动服从开 普勒三大定律。
Van Allen Belt
内范伦带： 1500～5000 km 外范伦带: 13000～20000km
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P a(1e2)
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图1 椭圆轨道的示意图
开普勒第二定律：卫星与地心的连线在相同时 间内扫过的面积相等。
V u(21) (km/s) ra
V为卫星在轨道上的瞬时速度。其中a为椭圆轨道的半
长轴，r为卫星到地心的距离。u为开普勒常数，u值为
398601.58*109m3/s第21章卫星通信系统概述
– 圆轨道： GEO，GSO，MEO，LEO
– 椭圆轨道 HEO
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1.1 卫星轨道
• 从轨道高度进行分类
– 低地球轨道LEO：Low Earth Orbit，700 ~ 2000 km
– 中地球轨道MEO：Medium Earth Orbit，10000 ~ 20000 km
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卫星通信的概念
卫星通信是指利用通信卫星转发器实现地 球站（或手持终端）之间、或者地球站与 航天器之间的无线电通信。
主要包括： 卫星固定通信 卫星移动通信 卫星直接广播 卫星中继通信
卫星通信是个人通信网的组成部分，是地面 通信网的补充。
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第1章卫星通信系统概述
第1章卫星通信系统概述
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卫星通信
通信：在两个或多个位置实现信息的传输、接 收和处理。 有线通信：光纤、电缆、明线 无线通信：短波/超短波通信、微波中 继通信、地面移动通信、卫 星通信
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卫星通信起源
1946年，美国科学家用雷达把电波发射 到月球，并第一次接收到它的回波。这证明 了携带信号的电波可以穿过大气层，并可以 从大气层以外的星球上反射回地球。此后， 人类发射了用来通信的人造卫星，它能够把 地球上发来的电波信号经过放大处理后，再 发回地球，这样就实现了远距离国际卫星通 信。
一门交叉学科，涵盖的知识面相当广泛，从物理学科的开普勒
三定律到数学的几何运算，从卫星的发射控制技术到卫星与地
球站之间的无线通信技术。
讲述卫星通信的基础知识，侧重于基本概念和原理，而对于复
杂的数学推导，则从略。第1章卫星通信系统概述
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教材和参考书
• 朱立东等，《卫星通信导论》（第3版），北 京：电子工业出版社，2009年11月第1次印刷 （卫星通信课程教材）
卫星系统 Intelsat (GEO) NewICO (MEO) SkyBridge (LEO) Iridium (LEO)
轨道高度 (km) 35786 10355 1469 780
在轨速度 (km/s) 3.0747 4.8954 7.1272 7.4624
轨道周期（时/分/秒 ） 23/56/04.1 05/59/01.0 01/55/17.8 01/40/27.0
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开普勒（Johannes Kepler） 国籍:
德国 生卒日期:
1571.12.27 － 1630.11.15
主要成就: 发现了行星运动三定律
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开普勒第一定律：卫星以地心为一个焦点做椭 圆运动。其轨道平面的极坐标为：
r P
1 ecos
e
1
b a
通向无缝覆盖全球移动通信系统之路
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课程概况
课程简介
课程名称：卫星通信
课程学时：36
周学时：3
课程性质：专业选修
课程目的 本课程是为通信工程、计算机通信、无线电技术等专业高年级 学生开设的一门专业课，其目的是使学生掌握卫星通信系统的 组成、原理和技术的基础知识。
课程特点
通信技术、计算机技术和航空航天技术相结合的通信手段，是
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• 圆轨道卫星具有恒定的运动速度 V＝ (km/ s)
a
第1章卫星Leabharlann Baidu信系统概述
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开普勒第三定律：卫星运转周期的平方与轨道 半长轴的3次方成正比。
Ts 2
a3 u
u为开普勒常数，u值为398601.58 109m3/s2。
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1.1 卫星轨道
• 从轨道形状进行分类
• Dennis Roddy. Satellite Communications. The McGraw-Hill Companies, inc., 2002 （清华大学 出版社）
• Timothy Pratt, Charles Bostian and Jeremy Allnutt. Satellite Communications. New York: John Wily and Sons, Inc., 2003 （电子工业出版社）
– 同步轨道GSO：GeoSynchronous Orbit，35786 km
– 静止轨道GEO：GEostationary Orbit，35786 km
– 高椭圆轨道HEO：Highly Elliptical Orbits，最高点 可达40000km
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1.1 卫星轨道
• 典型卫星通信系统的轨道高度、卫星速度和轨道 周期如下表