卫星通信(基础理论)
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《卫星通信基本概念及其系统组成》PPT模板课件
•双跳工作方式及示意图(经卫星两次转发) 双星双跳 单星双跳
卫星通信系统工作方式
A: 用于国际通 信，两个地球 站看不到同一 颗卫星，传输 时延大；
B: 用于星形网， 平时不通信， 需要时进行通 信，不允许国 内话音通信， 用于数据通信。
2.卫星通信系统的分类
归纳起来可以从不同角度进行分类： (1)按照卫星制式，分为随机、相位和静止3类 卫星通信系统； (2)按通信覆盖区的范围，分为国际、国内和区 域3类卫星通信系统； (3)按用户性质，分为公用(商用)、专用和军用 3类卫星通信系统； (4)按业务分为固定业务(FSS)、移动业务 (MSS)、广播业务(BSS)、科学实验及其它业务(如教 学、气象、军事等)卫星通信系统；
卫星通信系统指利用人造地球卫星在地球站之间进行通 信的通信系统。
通信卫星指用于实现通信目的的人造卫星。 卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接 力向太空的延伸。
• 图1-1 卫星通信过程示意图
通常以空间飞行器或通信转发体为对象的无线 电通信称为空间通信(宇宙通信)，它包括三种形式：
(1)地球站与空间站之间的通信； (2)各空间站之间的通信； (3)通过空间站的转发或反射进行的各地球站之 间的通信。 把第三种形式的空间通信称为卫星通信，这里 说的地球站是指设在地球表面(包括地面、海洋或大 气层)的通信站。
几个概念
1、对地非静止卫星： 相对于地球表面上的任一点，卫星的位置不
断地变化。又称运动卫星。
统四部分组成。
其作用是对在轨道上的卫星的通信性能 其控上道正及通器频运作制的、参后功频行用卫指位数的率率和是星定置进例、和工对准位、行行天带作卫确置姿业监线宽。星地，态务测增等进进并进开与益，行入对行通控、以跟静卫监前制地保踪止星视的，球证测轨的和监其发通量道轨校测中射信，和包功卫业括率星务转、正开发射常
卫星通信系统工作方式
A: 用于国际通 信，两个地球 站看不到同一 颗卫星，传输 时延大；
B: 用于星形网， 平时不通信， 需要时进行通 信，不允许国 内话音通信， 用于数据通信。
2.卫星通信系统的分类
归纳起来可以从不同角度进行分类： (1)按照卫星制式，分为随机、相位和静止3类 卫星通信系统； (2)按通信覆盖区的范围，分为国际、国内和区 域3类卫星通信系统； (3)按用户性质，分为公用(商用)、专用和军用 3类卫星通信系统； (4)按业务分为固定业务(FSS)、移动业务 (MSS)、广播业务(BSS)、科学实验及其它业务(如教 学、气象、军事等)卫星通信系统；
卫星通信系统指利用人造地球卫星在地球站之间进行通 信的通信系统。
通信卫星指用于实现通信目的的人造卫星。 卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接 力向太空的延伸。
• 图1-1 卫星通信过程示意图
通常以空间飞行器或通信转发体为对象的无线 电通信称为空间通信(宇宙通信)，它包括三种形式：
(1)地球站与空间站之间的通信； (2)各空间站之间的通信； (3)通过空间站的转发或反射进行的各地球站之 间的通信。 把第三种形式的空间通信称为卫星通信，这里 说的地球站是指设在地球表面(包括地面、海洋或大 气层)的通信站。
几个概念
1、对地非静止卫星： 相对于地球表面上的任一点，卫星的位置不
断地变化。又称运动卫星。
统四部分组成。
其作用是对在轨道上的卫星的通信性能 其控上道正及通器频运作制的、参后功频行用卫指位数的率率和是星定置进例、和工对准位、行行天带作卫确置姿业监线宽。星地，态务测增等进进并进开与益，行入对行通控、以跟静卫监前制地保踪止星视的，球证测轨的和监其发通量道轨校测中射信，和包功卫业括率星务转、正开发射常
卫星通信基础知识ppt课件
静止卫星发生星 蚀和日凌中断的原理
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
影响静止卫星通信的因素
圆形倾斜轨道同步卫星视在位置的日漂移
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
地球卫星的轨道
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
卫星通信的特点
1、通信范围大，三颗同步卫星即可覆盖全球（除两极外）。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。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
卫星通信的基本原理
什么是卫星通信? 卫星通信，简单地说，就是地球上（包括地面、水面 和低层大气中）无线电通信站之间利用人造卫星作中 继站而进行的通信，它覆盖面积大、不受地理条件的 限制、通信频带宽、容量大、机动灵活，因而在国际 和国内通信领域中，成为不可缺少的通信手段。
卫星通信系统的分类
按业务分
固定业务卫星通信系统 移动业务卫星通信系统 广播业务卫星通信系统 科学实验卫星通信系统
按多址方式分
频分多址卫星通信系统 时分多址卫星通信系统 空分多址卫星通信系统 码分多址卫星通信系统
混合多址卫星通信系统
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
卫星通信基础知识
卫星通信基础知识卫星通信基础知识第一节电磁波常识一、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，频率在四、极化方式当电磁波在空间传播时，其电场强度矢量E的方向具有确定的规律，这种现象称为电磁波的极化。
在均匀无限空间中传播的电磁波是一种横波，其电场矢量E、磁场强度矢量H和波的传播方向三者之间，两两互相垂直，常用电场强度矢量E的变化来代表电磁波的变化。
极化方式即卫星电视信号的电磁场的振动方向的变化方式。
按照极化方式的不同，电磁波可分为线极化波和圆极化波等各种不同的类型。
所谓线极化波就是其电场强度矢量E 沿一定角度方向的波，当E与地面垂直时，称为垂直极化波；当E与地面平行时，称为水平极化波。
考虑到发射天线和接收天线的架设方便，减少重影，以及避开其他电波的干扰等因素，一般垂直极化波大多用于中波广播、移动通讯、卫星电视广播等，水平极化波大多用于短波广播、地面电视广播、调频广播和卫星电视广播等。
卫星通信简介 ppt
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
处理转发器 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
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）
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ห้องสมุดไป่ตู้ 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。
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
处理转发器 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
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）
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ห้องสมุดไป่ตู้ 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。
卫星通信基础讲义
1）位置与姿态控制系统
卫星漂移：
从理论上讲，静止卫星的位置相对于地球说是静止不 动的；
当太阳、月亮的辐射压力发生强烈变化时，由于他们 所产生的对卫星的干扰，也往往会破坏卫星对地球的 相对位置；
控制卫星姿态
星上定向天线的波束必须永远指向地球 中心或覆盖区的中心；
定向波束只有十几度或更窄，波束指向 受卫星姿态变化的影响相当大；
3）转发器系统
空间转发器系统是卫星的主体。 实际上是一部高灵敏度的宽带收发信机。
其智能就是以最小的附加噪声和失真以 及尽可能高的放大量来转发无线信号。
4）遥测指令系统
主要任务是把卫星上的设备工作情况原 原本本地告诉地面上的卫星测控站；
忠实地接收并执行地面测控站发来的指 令信号。
5）电源系统
现代卫星的电源同时采用太阳能电池和 化学电池；
要求电源系统体积小、重量轻、效率高、 寿命长。
6）温控系统
使卫星内部和表面温度保持在允许的范 围内，否则将影响星上的电子设备的性 能和寿命，甚至会发生故障。
在卫星壳体或天线上温差过大的时候， 往往产生变形，对天线的指向以及传感 器精度以及喷嘴的方向性等都会带来不 良影响。
万八千余公里。在这个覆盖区内的任意两点都 可以通过卫星进行通信， 微波通信一般是50公里左右设一个中继站，一 颗同步通信卫星的覆盖距离相当于三百多个微 波中继站。
卫星通信优点（续）
多：指通信路数多、容量大。 一颗现代通信卫星，可携带几个到几十
个转发器，可提供几路电视和成千上万 路电话。
卫星通信优点（续）
我国的卫星通信发展
1、1970年4月，我国成功发射了第一颗卫星； 2、1984年4月，我国成功发射第一颗试验用“同步通
《卫星通信基础》PPT模板课件
2 卫星通信的电波传播和工作频段
3、卫星提供的业务。 1）卫星固定业务（FSS）。 2）卫星广播业务（BSS）。 3）卫星移动业务（MSS）。 4）卫星导航业务。 5）卫星气象业务。 6）卫星间业务。
4、卫星通信目前使用的频段 1）VHF(0.1-0.3GHz) 2）UHF(0.3-1GHz) 3）L波段(1.0-2.0GHz) 4）S波段(2.0-4.0GHz) 5）C波段(4.0-8.0GHz,4/6GHz) 7)X波段(8.0-12GHz) 8)Ku波段(12-18GHz,11/14GHz,12/14GHz) 9)K波段(18-27GHz)
2、预分配方式（PA） 1）固定预分配（FPA）。 2）按时预分配（TPA）。
3、按申请分配方式（DA） 1）收端固定—发端可变（FR-VT） 2）发端固定—收端可变（FT-VR） 3）全可变（VT-VR）
4、动态/随机分配方式 5、FDMA需要考虑的问题
1）邻道干扰 2）保护频带 3）互调 4）回退的影响
4、多址接入与多路复用是两个不同的概念
5 多址接入
卫星
固定 站
固定 站
…
固定 站
固定 站
…
f1 f2 f3 f4
fn
频分多址
卫星
固定 站
固定 站
…
固定 站
固定 站
…
T1
T2 T3
T4
Tn
时分多址
卫星
…
固定 站
固定 站
固定 站
固定 站
…
1
2
3
4
5
码分多址
地址码
5 多址接入
5、2多址分配制度
1、基本概念 为了充分利用卫星转发器的功率和频率资源而进行的卫星通道的分 配方式。这里的通信对应着FDMA的频带、TDMA的时隙、CDMA的码型 SDMA的窄波束。
卫星通信简介ppt课件
卫星通信的特点
5、可以与接收无线电信号
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
➢ 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
1#站
信信 号号 设识 计别
2#站
信信 号号 设识 计别
3#站
一个无线电信号可以用若干个参量（指广义的参量，
下同）来表征，最基本的是：信号的射频频率，信号 出现的时间以及信号所处的空间
目前卫星通信系统主要多址
按 射
预分配
按需分配
随机接入
频 多
CDMA
CDMA
CDMA 码分多址
址
联 接
SDMA
SDMA
信息调制波频谱 扩频调制后频谱
fc-Rc
fc-Rd fc fc+Rd
频率 fc+Rc
扩频原理示意图
fc为中心频率 Rc为码速率 Rd为数据速率
码分多址方式（CDMA）
CDMA方式的优点是：具有较强的抗干扰能力；有 一定的保密能力；改变地十比较灵活。
缺点是：要占用很宽的频带，频带利用率一般较低； 要选择数量足够的可用地址码组较为困难；接收时，对 地址码的捕获与同步需有一定时间。CDMA方式特别适 用于军事卫星通信系统及小容量的系统。
卫星通信(基础理论)
卫 星 通 信 卫星基础知识
1962年7月，美国成功地发射了一个颗通信卫星（Telstar）， 试验了横跨大西洋的电视和电话传输。但是， Telstar并非 在静止轨道上运行，而是运行在椭圆轨道上，每157分钟绕 地球1周。
第一颗静止轨道卫星是在1963年2月由美国发射，它成功地 转播了1964年东京奥运会的实况，有力地显示出卫星通信的 优越性和实用价值。 经过20多年的探索和实验，到20世纪80年代，卫星通信终 于跨入了实用阶段，渐渐走近我们的生活，走向社会各个领 域。
卫星基础知识
卫 星 通 信 卫星基础知识
引言： 利用卫星进行通信的科学设想，是在1945年10月由英 国空军雷达专家阿瑟· 克拉克首先提出的，他在《无线 电世界》杂志上发表的一篇题为《地球外的中继站》的 文章中，提出了在静止轨道上放置3颗卫星来实现全球 通信的设想。 直到1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造 地球卫星，人们才真正看到实现卫星通信的希望。
卫星通信的优势
1、广播功能
一点发送卫星接收 卫星转发多点接收
卫 星 通 信 卫星基础知识
卫星通信的优势
2、覆盖面广
三颗卫星覆盖整个地球 覆盖面内均可通信
卫 星 通 信 卫星基础知识
卫星通信的优势
3、通信与地面距离无关
通信费用与地面距离无关 通信不受地形地貌的影响
35800+35800
×
A B
卫 星 通 信 卫星基础知识
卫 星 通 信 卫星基础知识
卫星转发器
卫星转发器是通信卫星中最重要的组成部分，它能起到 卫星通信中继站的作用，其性能直接影响到卫星通信系统的工 作质量。
电源系统
通信卫星的电源要求体积小、重量轻和寿命长。常用的 电源有太阳能电池和化学能电池。平时主要使用太阳能电池 ，当卫星进入地球的阴影区（即星蚀）时，则使用化学能电 池。
卫星通信(基础理论)教材
通信卫星组成框图
卫 星 通 信 卫星基础知识
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 星 通 信 卫星基础知识
三、消防部队应急救援常用卫星通信系统：
1、GPS全球卫星定位系统 GPS是全球卫星定位系统的简称。GPS起始于1958年美国军 方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海 空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为 陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并 用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。 GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备 用卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12小 时。卫星均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗）。卫星 的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上 的卫星，并能在卫星中预存导航信息。
卫 星 通 信 卫星基础知识
二、通信卫星的组成
通信卫星是卫星通信系统的重要组成部分。在卫 星通信系统中，所有地面站发出的信号都是经过卫星中 继转发到地面接收站的。为了完成这一转发任务，卫星 上必须配备转发无线电信号的通信系统（即转发器）与 天线系统。除此之外，为了保证通信卫星的正常工作， 还必须配备控制系统、遥测系统和电源系统。下图是通 信卫星的组成框图。
卫 星 通 信 卫星基础知识
电源部分 太阳能 电池 控制部分 执行 机构 自 旋 遥测 编码器 指令 译码器 遥控 发射机 指令 接收机 本 机 振荡器 变频器 遥测指令部分 通信部分(转发器)
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。
卫星通信概论课件
发展历程
03
04
05
早期探索：20世纪初， 科学家们就开始了对卫 星通信的理论探索和技 术试验。
第一颗卫星：1957年10 月，苏联成功发射了世 界上第一颗人造地球卫 星“斯普特尼克1号”， 开创了人类利用卫星进 行通信的新纪元。
卫星通信系统的发展： 随后，美国、欧洲和其 他国家相继发射了通信 卫星，建立了各种卫星 通信系统，实现了电话 、电报、电视和数据的 传输。
解调技术
阐述卫星通信中的解调技术，如包络检波、同步检波等，以及它们的工 作原理和性能分析。
03
先进调制技术
介绍一些先进的卫星通信调制技术，如正交频分复用（OFDM）、多输
入多输出（MIMO）等，以及它们在提高系统容量、抗干扰等方面的优
势。
03
卫星通信的应用领域
卫星电话和移动通信
覆盖范围广
卫星电话和移动通信利用卫星 网络的全球覆盖能力，在偏远 地区、海洋、山区等无法建设 传统基站的地方实现通信服务
可靠性高：卫星通信系统具有多路径传输和冗余备份等特点，提高了通 信的可靠性。
卫星通信的特点和优势
经济效益好
卫星通信可节省大量地面线路建设成本，降低通信费用。
全球覆盖
通过卫星通信系统，可实现全球范围内的通信，满足跨国、 跨洋等远距离通信需求。
02
卫星通信的技术基础
卫星轨道和星座设计
轨道类型
介绍低地球轨道（LEO）、中地 球轨道（MEO）和地球同步轨道 （GEO）等不同类型的卫星轨道 ，以及它们各自的特点和适用场
频率选择原则
讲述卫星通信频率选择的基本原则，如避免干扰、利用频谱资源、 考虑传播特性等。
常用卫星通信频段
介绍一些常用的卫星通信频段，如C频段、Ku频段、Ka频段等，以 及它们的特点、应用场景和发展趋势。
卫星通信的基础知识
卫星通信的基础知识卫星通信概述1.卫星通信的基本概念与特点定义：卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站，转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。
卫星通信又是宇宙无线电通信形式之一，而宇宙通信是指以宇宙飞行体为对象的无线电通信，它有三种形式：（1）宇宙站与地球站之间的通信；（直接通信）（2）宇宙站之间的通信；（直接通信）（3）通过宇宙站转发或反射而进行的地球站间的通信。
（间接通信）第三种通信方式通常称为卫星通信，当卫星为静止卫星时称为静止卫星通信。
大多数通信卫星是地球同步卫星（静止卫星：轨道在一定高度时卫星与地球相对静止）。
静止卫星是指卫星的运行轨道在赤道平面内。
轨道离地面高度约为35800km （为简单起见，经常称36000km）。
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）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）d 有较大的信号传输时延（发射和接受时间）和回波干扰。
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。
卫星通信的原理及基础应用
卫星通信的原理及基础应用一、引言卫星通信是一种利用人造卫星作为中继站点来实现地球上通信的技术。
它具有全球覆盖、传输距离远、传输速率高等优势，被广泛应用于电视广播、互联网、移动通信等领域。
本文将介绍卫星通信的原理和常见的基础应用。
二、卫星通信原理卫星通信的原理主要包括地球站、卫星和用户终端三部分。
1.地球站–地球站是卫星通信的起始和终止点，用于与用户终端进行通信，并将通信信号发送给卫星。
地球站由发射机、接收机、天线等组成。
2.卫星–卫星是卫星通信的中继站点，它接收来自地球站的信号，进行放大和转发，然后再发送给用户终端。
卫星根据不同的运行轨道可分为地球同步轨道卫星（GEO）、中地轨道卫星（MEO）和低地轨道卫星（LEO）。
3.用户终端–用户终端是卫星通信的最终接收和发送信号的设备，如手机、电视接收器等。
用户终端通过地球站和卫星进行通信，实现信息传输。
三、卫星通信的基础应用卫星通信广泛应用于以下领域：1.电视广播–卫星通信可实现卫星电视广播，通过卫星将电视节目信号传输到全球各地。
用户只需安装卫星接收器即可接收到丰富的电视节目。
2.互联网–卫星通信在互联网领域起到了重要的作用。
在偏远地区或无法接入有线网络的地方，通过卫星通信可以实现互联网接入，为用户提供网络服务。
3.移动通信–卫星通信为移动通信提供了可靠的通信手段。
在山区、海洋和无线电覆盖不到的地方，卫星通信可以保证通信的连续性和稳定性。
4.灾害救援通信–在自然灾害发生时，地面通信设施可能会被破坏，无法正常工作。
卫星通信能够快速搭建临时通信网络，为救援人员提供通信保障。
5.远程教育–卫星通信可用于远程教育，通过卫星传输教育资源，使学习资源可以覆盖更广泛的地区，提供教育公平性。
6.航空航天通信–在航空航天领域，卫星通信用于飞机和卫星之间的通信，实现通信导航和飞行控制。
四、总结通过以上介绍，我们可以了解到卫星通信的基本原理以及常见的基础应用。
卫星通信凭借其全球覆盖、高速传输等特点，广泛应用于电视广播、互联网、移动通信等领域，为人们的生活和工作带来了便利。
卫星通信基本原理 ppt课件
➢ DoD：“转发器”、“主动式”、“有源式”通信 卫星，通信质量要好的多
卫星通信基本原理
卫星通信的发展概况（二）
➢ 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月美国发射了第一颗地球 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）发 射，卫星通信进入实用阶段
卫星通信基本原理
卫星通信的应用简介
➢ 目前国内公众卫星通信网的干线已有37个大型C波段地 球站，运行着3万5千条双向电路（占国内长途电路的 5~6‰），另有4个试验地球站和约30台移动卫星通信 车载站工作在Ku波段。
➢ 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 国通信广播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 。
其中我国拥有10颗（包括亚洲卫星公司和亚太卫 星公司）
卫星通信基本原理
卫星通信的特点
➢ 覆盖区域大，通信距离远，通信成本与通信距离 无关
➢ 以广播方式工作，便于实现多址联接，组网方式 灵活
➢ 通信容量较大，能应用的业务种类多 ➢ 可自发自收进行监测 ➢ 机动灵活 ➢ 设备复杂，有时延 ➢ 要解决星蚀及空间干扰问题
➢ 无线通信方式 ➢ 可以承载多种通信业务 ➢ 是当今社会重要的通信手段之一
卫星通信基本原理
卫星通信示意图
卫星通信基本原理
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
卫星通信基本原理
卫星通信的发展概况（二）
➢ 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月美国发射了第一颗地球 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）发 射，卫星通信进入实用阶段
卫星通信基本原理
卫星通信的应用简介
➢ 目前国内公众卫星通信网的干线已有37个大型C波段地 球站，运行着3万5千条双向电路（占国内长途电路的 5~6‰），另有4个试验地球站和约30台移动卫星通信 车载站工作在Ku波段。
➢ 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 国通信广播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 。
其中我国拥有10颗（包括亚洲卫星公司和亚太卫 星公司）
卫星通信基本原理
卫星通信的特点
➢ 覆盖区域大，通信距离远，通信成本与通信距离 无关
➢ 以广播方式工作，便于实现多址联接，组网方式 灵活
➢ 通信容量较大，能应用的业务种类多 ➢ 可自发自收进行监测 ➢ 机动灵活 ➢ 设备复杂，有时延 ➢ 要解决星蚀及空间干扰问题
➢ 无线通信方式 ➢ 可以承载多种通信业务 ➢ 是当今社会重要的通信手段之一
卫星通信基本原理
卫星通信示意图
卫星通信基本原理
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
卫星通信基本概念及其系统组成 ppt课件
由一颗包或括多地颗球通站信和卫通星信组业成务，控在制空中中对 发来的心信，号其起中中有继天放馈大设和备转、发发作射用机。、每 颗通信接卫收星机均、包信括道收终发端天、线跟、踪通与信伺转发 器、跟服踪系遥统测等指。令、控制和电源等分系 统。
图1-5 卫 星通信系 统的组成
卫星通信基本概念及其系统组成
系统组成另一种说法
日凌中断现象发生在每年春分和秋分前后， 当卫星星下点进入当地时间中午前后。
春分
卫星通信基本概念及其系统组成
秋分
（3）电波的传播时延较大且存在回波干扰。 （4）卫星通信系统技术复杂。 （5）静止卫星通信在地球高纬度地区通信效 果不好，并且两极地区为通信盲区。
卫星通信基本概念及其系统组成
1.1.3 卫星通信系统的组成和分类
星通信系统。
卫星通信基本概念及其系统组成
1.1.2 卫星通信的特点
优点： （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）通信链路稳定可靠，传输质量高。
卫星通信基本概念及其系统组成
局限性：
（1）通信卫星使用寿命较短。
*部件故障导致的不可修复 *推进剂携带量有限
控制卫星入轨 推进剂的应用 轨道位置保持
姿态保持
（2）存在日凌中断和 星蚀现象。
图1-4卫静星止通信卫基星本的概日念及凌其中系断统组和成星蚀现象
静止卫星的星蚀
卫星、地球、太阳共处在一条直线上，且地球挡住了阳光, 静止卫星处于地球的阴影区，导致卫星上的太阳能电池无法 正常工作。
卫星通信系统指利用人造地球卫星在地球站之间进行通 信的通信系统。
通信卫星指用于实现通信目的的人造卫星。 卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接 力向太空的延伸。
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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
经过20多年的探索和实验，到20世纪80年代，卫星通信终 于跨入了实用阶段，渐渐走近我们的生活，走向社会各个领 域。
卫星卫基星础通知识信
随着全球气候变化和自然环境的不断恶化，各种突发灾 害增多，各级消防部队的应急救援任务日趋繁重，尤其 是跨区域、远距离、大范围协同作战会日趋频繁，作战 力量临时编成越来越多，作战方式也从平面、线式作战 向纵深、立体作战转变，在汶川、玉树地震和舟曲泥石 流等灾害发生初期，都发生由于公网通信瘫痪、超短波 覆盖有限、消防部队通信中断的情况，传统的通信手段 在重特大灾害面前显得尤为脆弱，造成消防部队通信不 通畅，影响指挥效力。21世纪全面进入信息时代，发展 迅速的卫星通信技术能确保任何情况下及时、快速、可 靠、稳定地实现音频、数据通信，成为重特大灾害中保
二、通信卫星的组成
通信卫星是卫星通信系统的重要组成部分。在卫 星通信系统中，所有地面站发出的信号都是经过卫星中 继转发到地面接收站的。为了完成这一转发任务，卫星 上必须配备转发无线电信号的通信系统（即转发器）与 天线系统。除此之外，为了保证通信卫星的正常工作， 还必须配备控制系统、遥测系统和电源系统。下图是通 信卫星的组成框图。
通信卫星组成框图
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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。
卫星基础知识
卫星卫基星础通知识信
引言：
利用卫星进行通信的科学设想，是在1945年10月由英 国空军雷达专家阿瑟·克拉克首先提出的，他在《无线 电世界》杂志上发表的一篇题为《地球外的中继站》的 文章中，提出了在静止轨道上放置3颗卫星来实现全球 通信的设想。
直到1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造 地球卫星，人们才真正看到实现卫星通信的希望。
三、消防部队应急救援常用卫星通信系统：
1、GPS全球卫星定位系统 GPS是全球卫星定位系统的简称。GPS起始于1958年美国军 方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海 空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为 陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并 用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。 GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备 用卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12小 时。卫星均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗）。卫星 的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上 的卫星，并能在卫星中预存导航信息。
卫 星 通 信 原 理：
1、 镜面反射原理
镜面反射原理？
卫星卫基星础通知识信
卫 星 通 信 原 理：
2、 面状覆盖
卫星卫基星础通知识信
卫 星 通 信 原 理：
3、同中间距离无关
A点到卫星再到B点的距离 远远大于A到B的距离；
只要A点和B点安全，AB间的
任何故障都不会影响通信。
A
B
卫星卫基星础通知识信
卫卫星星基础Βιβλιοθήκη 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。
为了对卫星的姿态进行控制，必须了解卫星的姿态是 否正确，通常利用装在卫星上的传感器来完成这一任务。
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
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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
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卫星通信的缺陷：
证应急通信的最后屏障。
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一、卫星通信的基本概念：
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站 转发无线电信号，在多个地面站之间进行的通信。 由于作为中继站的卫星离地面很高，所以经过一 次中继转接之后即可进行长距离的通信。用于实 现通信目的地这种人造卫星被称为通信卫星。
卫星卫基星础通知识信
3、日凌
每年春分和秋分前后，太阳穿过赤道，这段时间 太阳位于地球赤道上空。由于通信卫星多定点在赤道 上空运行，在这期间，如果太阳、通信卫星和地球地 面站恰巧又在一条直线上，那么太阳强大的电磁辐射 会对卫星下行信号造成强烈的干扰，这种现象称为日 凌。
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秋分
春分
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2、国际海事卫星系统
国际海事卫星系统系统是世界上能对海、陆、空中的移动 体提供静止卫星通信的唯一系统。国际海事卫星系统网的卫星 分布在大西洋、印度洋和太平洋上空，形成全球性的通信网。
国际海事卫星系统系统在国家历次重大自然灾害和紧急突 发事件中都是救灾一线的基础保障，发挥着应急通信在关键时 刻的关键作用。例如1998年的特大洪灾；2003年新疆巴楚-喀 什、内蒙古以及阿尔及利亚等地震救援；大兴安岭森林火灾； 2001、2002、2003年中央电视台、新华社等媒体在阿富汗和 伊拉克的战事报道；屡次南极科考、珠峰登山活动；2008年初 的南方特大雪灾救助现场；四川汶川特大地震灾害的抗震救灾 等。
卫星转发器
卫星转发器是通信卫星中最重要的组成部分，它能起到 卫星通信中继站的作用，其性能直接影响到卫星通信系统的工 作质量。
电源系统 通信卫星的电源要求体积小、重量轻和寿命长。常用的 电源有太阳能电池和化学能电池。平时主要使用太阳能电池 ，当卫星进入地球的阴影区（即星蚀）时，则使用化学能电 池。
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GPS卫星定位技术在消防通 信调度指挥系统的建设中得到普 遍重视和发展。各地的消防车辆 动态管理子系统普遍是利用GPS 卫星定位技术，将灭火出动途中 、灭火战斗中的消防车辆的行驶 路线、车辆位置信息实时传送到 消防调度指挥中心，在指挥中心 的电子地图上显示出行车路线和 消防车辆位置信息。指挥中心的 调度员根据情况，通过无线通讯 设备，及时对参战车辆进行调度 指挥和行车路线矫正。
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天线系统 它是用来完成通信卫星上所有信号的接收和发射任务。
遥测指令系统 为了保证卫星的正常运转和通信，需要及时了解卫星
内部的各种情况和设备的工作是否正常。在必要时，应该 通过遥测信号（即指令信号）去控制卫星上某些设备的动 作，所有这些工作都是通过卫星上的遥测系统来完成。
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卫星基础知识
谢 谢！
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1962年7月，美国成功地发射了一个颗通信卫星（Telstar）， 试验了横跨大西洋的电视和电话传输。但是， Telstar并非 在静止轨道上运行，而是运行在椭圆轨道上，每157分钟绕 地球1周。
第一颗静止轨道卫星是在1963年2月由美国发射，它成功地 转播了1964年东京奥运会的实况，有力地显示出卫星通信的 优越性和实用价值。
卫星通信的优势
1、广播功能
一点发送卫星接收 卫星转发多点接收
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卫星通信的优势
2、覆盖面广
三颗卫星覆盖整个地球 覆盖面内均可通信
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卫星通信的优势
3、通信与地面距离无关
通信费用与地面距离无关 通信不受地形地貌的影响
35800+35800
A
B
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3、北斗卫星导航系统
北斗卫星导航系统是中国正在实施 的自主研发、独立运行 的全球卫星导航系统，缩写为BDS，与美国的GPS、俄罗 斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导 航系统，并称全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统 2012年12月27日起提供连续导航定位与授时服务。 北斗卫星导航系统由空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗 非静止轨道卫星组成。 2012年 “北斗”系统已经覆盖亚太地区，计划2020年左 右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。