卫星通信简介

卫星通信的发展概况
1945年,英国空军雷达军官阿瑟.克拉克在 <无线电世界>杂志发表<地球外的中继站>,最 先对静止卫星通信提出科学设想.
20年后变为现实
发展过程（一）
实验阶段
无源卫星通信实验(1954-1964): 利用月球、无源气球卫星等作为中继站。信号质
量差，实用价值不大。
有源卫星通信实验
空间分系统
跟踪遥测 监测管理 指令分系统 分系统
地球站 分系统
卫星通信系统各部分的作用
1、 空间分系统
组成：通信卫星(通信装置(转发器)、遥测 指令装置、控制装置、太阳能蓄电池) 作用：通信卫星主要是起无线电中继站的 作用，是靠星上通信装置中的转发器（微 波收发信机）和天线来完成的
卫星通信系统各部分的作用
➢ 组网灵活，建设周期短（经济活跃时，优势明显） ➢ 非对称信道 ➢ 网状指挥、控制（司令部与单兵） ➢ 面向用户（更好地交互）
卫星通信的缺点
➢ 同步轨道卫星： 通信时延大 通信端站体积大 设备价格高 操作复杂
➢ 中、低轨道卫星： 系统复杂，使用费用高
➢ 政策、通信安全方面 ➢ 易受恶意干扰和攻击
发展过程（三）
民用： 国际卫星通信组织 海事卫星通信组织 中、低轨道卫星系统 VSAT系统
军用：
发展过程（四）
中国卫星通信发展： 民用： 卫星：中卫、亚星、鑫诺 应用：大容量干线 VSAT系统
军用 331 工程 东方红系列卫星 烽火、神通卫星
第二部分
卫星通信系统 组成及各部分的作用
卫星通信系统的组成
卫星通信基础 发展及新技术
北京星空年代通信技术有限公司
范晓晴
第一部分：卫星通信概述 第二部分：卫星通信系统的组成及各部分作用 第三部分：卫星通信基础理论 第四部分：多址联接方式 第五部分：卫星通信新技术、新业务
第一部分
卫星通信概述
1、 卫星通信的概念
定义： 地球上（包括地面、水面和低层 大气中）的无线电通信站之间利 用人造卫星做中继站而进行的通 信。
低轨道卫星：美国60年 “信使”通信卫星 中、高轨道：62年，“电星”、“中继”卫星 同步轨道：63、64年，先后发射三颗“辛康姆”卫 星，最后一颗进入同步轨道，转播东京奥运会。
发展过程（二）
实用与提高阶段（1965---） 65年，国际卫星通信组织：INTELSAT—1 正式承担国际通信业务。 苏联：第一颗非同步通信卫星“闪电”—1
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， 对频带内的任何信号是透明的通道。
处理转发器 除进行转发信号外，还具有信号处理功能。
转发器示意图
处理转发wenku.baidu.com 解调、信号处理、调制
放大器 混频 中频放大 合路 混频 功放
透明转发器
本振1 主振源 本振2
卫星通信地球站
组成： 天线分系统 发射分系统 接收分系统 信道终端设备分系统 伺服务跟踪设备分系统 用户接口分系统 电源分系统
指令部分用于接收来自地面的控制指令，处理 后送给控制分系统执行。
控制分系统：用来对卫星的姿态、轨道位置、各
分系统工作状态进行必要的调节与控制。
天线分系统
遥测、指令和信标天线 全向天线，以便于可靠接收指令与向地面发射遥测数 据和信标。
通信天线 全球波束天线 点波束天线 赋形波束天线
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。
通信卫星的类型
➢按轨道分类：GEO(同步)，MEO(中轨 道)，LEO(低轨道) ➢按波束分类：半球波束，点波束 ➢按业务分类：综合业务，军用，海事
（航空，陆地移动），电 视直播，音频广播,多媒体
➢按频段分类: VHF，UHF，L， S，C，X，Ku K，Ka，Q，V
卫星通信的优点
➢ 除了地球南、北极地区，三颗卫星即可覆盖地球 通信费用与通信距离无关
18100Km
卫星通信的特点
2、覆盖范围大。 一颗静止卫星可覆盖地球表面 42.4%
三颗卫星即可覆盖整个地球
卫星通信的特点
3、以广播的形式工作,便于多址连接。 就象个广播发射台一样，只要在覆盖
的区域都能接收。这样能同时实现多地 点多方向的通信，因此，组网灵活。
卫星通信的特点
4、通信容量大。
能传送的业务类型多。
下变频器
第三部分
卫星通信基础理论
信号与噪声
➢ 电平、调制、带宽、噪声及测量
➢ 电磁波的参数 频率/波长、幅度、相位
➢ 分贝 公式、单位
➢增益概念 天线的增益
➢等效全向辐射功率EIRP
➢Bit速率、带宽与发射功率
噪声
➢ 噪声功率与带宽 ➢ 噪声功率与温度相关，取决于测量的带宽 ➢ 载噪比 ➢ 与载噪比相关的术语 No C/No Eb/No
天线分系统
任务：发射和接收信号 组成：天线
双工器 极化变换器 伺服务跟踪设备 要求：天线增益高 噪声温度低 天线波束窄、旁瓣电平低 馈线损耗小、频带宽、收发隔离度大、耐功率高
发射分系统
放大器：输出功率大 宽频带 增益稳定性高 放大器线性好
上变频器：一次变频 二次变频
接收分系统
低噪声放大器 噪声低，灵敏度高
卫星通信的特点
5、可以自发自收， 进行信号监测。
通信卫星组成
天线分系统：定向发射与接收无线电信号
通信分系统：接收、处理并重发信号。（转发器）
电源分系统：为卫星提供电能，包括太阳能电池、 蓄电池和配电设备。
跟踪遥测指令分系统：
跟踪部分用来为地球站跟踪卫星发送信标
遥测部分用来在星上测定并给地面的TTC站发 送的有关卫星姿态、星上各部件工作状态的数据
卫星通信系统各部分的作用
4、监测管理分系统
对定点后的卫星在业务开通前、后进行 通信性能的监测和控制，例如对卫星转发 器功率、卫星天线增益以及各地球站发射 的功率、射频频率和带宽等基本通信参数 进行监控，以确保正常通信。
卫星通信的特点
1、通信距离远。 建站成本与通信距离无关，
dmax=18000km.(静止卫星）
2、 地球站
组成：天线馈线设备，发射设备，接收设 备，信道终端设备，天线跟踪、伺服设备 ，电源设备。 作用：是无线电收发信台，用户通过地球 站接入卫星线路进行通信
卫星通信系统各部分的作用
3、跟踪遥测及指令分系统
对卫星进行跟踪测量，控制其准 确进入禁止轨道上的指定位置；待卫 星正运行后，定期对卫星进行轨道修 整和位置保持