卫星通信第1章
卫星通信导论习题答案解析
第1章题解1.2① T= 100.45min V= 7.4623km/s ② T= 114.08min V= 7.1523km/s ③ T= 358.98min V= 4.8809km/s ④ T= 718.70min V= 3.8726km/s ⑤ T= 1436.1min V= 3.0747km/s 1.4① 84231km ，281ms ② 160ms ③ 37500km第2章题解2.1（1）188.23dB, 187.67dB (2) 200.00dB, 195.97dB (3) 207.20dB, 205.59dB (4) 213.98dB, 209.73Db 2.2d=37911km 03.39=α f L =199.58dB 2.5G/T=32.53dB/K 2.6馈线输入端 105.0105.0010110LNA A T T T T +⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==171°KLNA 输入端 LNA AT T T T +⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=105.00105.0101110=153°K 2.7 3×2110-W/Hz217°K 2.8EIRP=48dBW G/T=2.4dB/K 2.9(1) 30.9dBi ； 39.4dBi ； 48.9dBi (2) 38.2dBi4.8 m(K T 2900=) 2.103.0dB 噪声系数的噪声温度为0.9950T =288.6K (K T 2900=) 3.1dB 噪声系数的噪声温度为1.0420T = 302.2K (K T 2900=) 2.1144.6+31.5+100+3=179K 2.12噪声温度为=++⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+41.01.010500010029010111050199.8K2.13EIRP=47dBW 2.14 (1) 03981.001585.01011014.18.1+=+=CNC/N=12.5dB(2) 002328.0003981.0006309.01011014.22.2=-=-=CN于是，所需的上行C/N=26.3dB 2.15(1) 链路损耗 L=92.44+20lg37500+20lg6.1=199.6dB (2)卫星转发器输入功率 C=20+54-199.6+26= –99.6dBW 卫星转发器输出功率 C=110–99.6=10.4dBW=11W (3) N= –228.6+10lg500+10lg36M= –126.0dBW (4) C/N=26.4dB 2.16(1) 卫星转发器发射的每路功率为 –14dBW/路=0.04W/路(2) 地球站接收载波功率C= –14.0–206+30+40= –150Dbw地球站输入端噪声功率N= –228.6+10lg150+10lg50K= –159.8dBW载噪比C/N=9.8dB(3)余量=9.8–6.0=3.8dB2.17(1) 链路损耗L=92.44+20lg38500+20lg12.2=205.9dB(2) 接收天线增益G=10lg0.55202459.05.0⎪⎭⎫⎝⎛π=33.5dBi接收载波功率C=10lg200+34–3+33.5–205.9–1= –119.4dBW(3) 噪声功率N= –228.6+10lg110+10lg20M= –135.2dBW(4) C/N=15.8dB余量5.8dB(5) 强降雨时接收载波功率C= –119.4–2= –121.4dBW噪声功率N= –228.6+10lg260+10lg20M= –131.5dBW载噪比C/N=10.1dB余量0.1 dB2.18(1) 链路损耗L=92.44+20lg37500+20lg6.1+2=201.6dB(2)噪声功率N= –228.6+10lg500+10lg36M= –126.0dBW(3) 转发器输入载波功率C=10lg100+54+26–201.6= –101.6dBW载噪比C/N=24.4dB(4) 卫星发射功率110–101.6=8.4dBW或6.9W2.19链路传输损耗L=92.44+20lg2000+20lg2.5=166.4dB地球站接收载波功率C=10lg0.5+(18–3)+1–166.4= –153.4dBW 地球站噪声功率N= –228.6+10lg260+10lg20K= –161.5dBW载噪比C/N=8.1dB第3章题解3.2 由图3-3得输入回退6dB ；由图3-4得输出回退3dB 。
卫星通信
4.2 通信卫星的组成及部分功能
通信卫星主要有两部分组成：
有效载荷：装载于卫星上用于完成通信任务的仪器设备的总称。
卫星公用舱：用于安装固定有效载荷的服务系统。
二、卫星公用舱的组成——五个分系统组成。
Ⅰ姿态和轨道控制系统——Aocs（Attitude and orbit control subsystem）
重叠区设置中继站，可实现全球通卫星通信。
第二阶段：实用阶段
1964年，美国人成功发射了“辛康姆”卫星——事件标志着卫星通信进入实 用阶段，标志性体现在：
1、成功的进行了电话和电视的传输试验。 2、向美国国内传播在日本东京举行的奥运会。 第三阶段：商用阶段
由于卫星通信带来的巨大经济效益。卫星通信商用化逐渐提上了议事日程。
第四章 卫星通信系统的组成
4.1 卫星通信系统的组成 一个完整的卫星通信系统由空间段、地面段和用户段三部分组成：
一、空间段：也称空间分系统，通常是指通信卫星，研究的重点
二、地面段：一般包括地球站群，测控系统和监控中心
1、地球站群：包括一个中央地球站和若干个普通地球站，中央站和普通站之
间采用高度集中的星形网络结构
的“闪电”号卫星及实现全球通信三颗同步卫星）
2、国内卫星通信系统——为本国提供卫星业务的系统 3、区域卫星通信系统——低轨卫星。（用于特殊服务，地质勘测，海洋勘探等）
二、按卫星业务分类 1、卫星固定业务：向现有的电话网（PSTN）和有线电视网（CATV） 提供卫星链路，用来传输语音信号和电视信号。
S
Sun
Earth Satellite
E
E
Td=2d/c=0.27s
为消除0.27s的时间延迟，必须增加回波抵消器，大大增加了星上设备的复杂
第一章 卫星系统概述(2011版)
一颗距地球表面36000km（距地心42000km）远 的同步通信卫星，其天线波束覆盖地域（即对地面的 视区）超过地球表面的42.4％，只需要把3颗相隔 120°的同步卫星送上天，就可以实现除南北极之外 的全球通信。 卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转 发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。 它是宇宙通信形式之一。
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(2)信息加密 对于现代侦听技术来说，防窃听已不足以解决通 信保密问题，即便是地下电缆、海缆通信，也不能有 效地防止窃听。所以，通信保密的重点应是信息加 密。现代数字通信及计算机技术为信息加密提供了技 术条件。卫星通信信道稳定，不论距离远近均可直达 通信，便于传输同步数字加密信息。所以，为保密起 见，卫星通信可选用数字通信体制及数字加密技术。
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卫星通信发展的回顾
早在1945年10月，英国空军雷达军官阿瑟· 克拉克在《无 线电世界》发表了《地球外的中继站》一文。大约20年之 后，这一设想变成现实。 卫星通信的发展过程，大致经历了以下几个阶段: 1、20世纪40年代提出构想及探索 2、20世纪50年代进入试验阶段 3、20世纪60年代中期卫星通信进入实用 4、20世纪70年代初期卫星通信进入国内通信 5、20世纪80年代VSAT问世 6、20世纪90年代卫星通信进入个人通信阶段
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我国卫星通信发展状况
“东方红1号”人造卫星的发射成功，开了我国卫星通信 事 业的先河。1984年4月8日，我国成功地发射了第一颗试验同 步通信卫星。1986年2月1日，我国第一颗实用同步通信卫星 发射成功，取名为STW，又叫“东方红2号”，向全国传送15 套 广播节目。1988年3月7日、12月22日、1990年2月4日，我国 又分别成功地发射了名为“东方红2号甲”的同步通信卫星。 展望未来，到2000年，仅广播电视占用的卫星转发器就将超 过30个，电视的人口覆盖率将从现在的84%提高到90%；大型 国内地球站将增加到32个左右，国内长途卫星通信电路增加 到几万条。卫星通信将和光纤通信、微波接力通信等通信手
卫星通信系统概述-文档资料
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1.4 卫星通信的特点
卫星移动通信和地面移动通信的关系： 卫星移动通信系统能扩大地面移动通信的地理
和业务覆盖范围，除提供常规的移动通信业务 外，还可向空中、海面和复杂地理结构的地面 区域的各类移动用户提供服务。 从应用来讲，地面移动通信网主要集中在高业 务量的应用环境，而卫星移动通信系统最适合 于低业务量地区、航海、航空及地面网欠发达 地区的应用环境，并且在地面网络过载或发生 故障时作为其迂回网络。
换言之，卫星通信是在地球站上，包
括地面、水面和大气层中的无线电通信站 之间，利用人造卫星作为中继站进行的通 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。
2
1.1 卫星轨道
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(Kepler)三大定律。
（8）现有卫星通信系统为适应新技术发展和系统对容量的 更大要求形成了新的演变方案，如Iridium系统将其运行 的卫星数目从66颗增加至96颗。
（9）天地网络不断融合。卫星通信与有线电视、宽带互联 网、移动互联网等融合。
（10）新技术广泛应用。如星上交换与处理、多波速天线等。
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附录：通信卫星的分类
300~3000吉赫(GHz)
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1.3 卫星通信的工根作据IE频EE段521-2002标准，L
<<<<1223>>>>频段综LSCX工。合作具上频 频 频 频：体述段段段段地要：：：：说求1468，，.///6247目应/1GGG前将.HHH5zzz大卫雷Z也波电导频卫采K句K通3是时和为的电是段范即展7率频比EGi0aa多星.g达使段波航带星用话常HI7用又高1无视M指。围英的代波R受段较KBz5m数的主等用是波系，地，说用KPH作是频线领aeC据频而则语”表段甚特国。大XG~波较e波卫z工要波。这指段统在面且，于电航（电域1波I~H、率在为中着也高高际，KE用用用。段d大段星作3应段个频。等卫站一z该卫u台空波。HE段现无在某7的被Km频频有多0，于于于的，波(通频EF~用，0范率可。星应直的波星1及和，特通，在线8些“称(（关采1）上MMMM8V频加段5信段~：是1围在被电用被正段通电航常高常频~广路场e作2HUH法用SSS1不.行率上卫2系选x1中频SSS1的用2视中广上直信FHz视海用频的率泛由合37律赋t-同频，，，~的G)范K星e2F统G在0G继率是频于广，泛方接。2台 的于 主下为使n、中0H）保 形/u的率GGG频HH围2单是微0d、4GD指率播该使(高波z广沟移要行3EEE0用无，zK是z护波2是~为e段。为AH转0选的波OOO)卫标频。和频用于段8d-G播通动用频,的线X0指，束aBz，7卫卫卫。XG”2发K择无频~H星的b波准带各段。K接.，频通于、率，7波蓝鼠9波H覆13电u星星星o多z器波~线在段~通无2段，0类首收波波z同道信短卫为表v段牙标长4盖离8~0测测测数的e功段电以或信0线的X小先.天段10段。和途星7示中、)等4范，G控控控一，波8M.率。波下特、频2型被线，的G广通“G的H围卫H。。。5段换段一波频高H率Hz效频~播信扩zX星。zz般，，
卫星通信 第1章
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图1-1 卫星通信过程示意图
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利用卫星进行通信的过程如图1-1所示，图中A、B、C 等分别表示进行通信的各地球站，例如地球站A通过定向天 线向通信卫星发射无线电信号，先被通信卫星天线接收，再 经转发器放大和变换，由卫星天线转发到地球站B，当地球 站B接收到信号后，就完成了从A站到B站的信息传递过程。
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⑤按照卫星轨道与赤道平面的夹角(即卫星倾角i)，通信 卫星可分为赤道轨道卫星(i＝0°)、倾斜轨道卫星 (0°<i<90°，顺行；90°<i<180°，逆行)和极地轨道卫星(i ＝90°)。 (2)通信地球站分系统：包括地球站和通信业务控制中 心，其中有天馈设备、发射机、接收机、信道终端、跟踪与 伺服系统等。 (3)跟踪遥测及指令分系统：其作用是对卫星进行跟踪 测量，控制卫星准确地进入静止轨道上的指定位置，并对卫
纽站和馈送站，它通过空间段从用户处收集信息或向用户分
发信息)。
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(3)控制段：由所有地面控制和管理设施组成，它既包 括用于监测和控制(跟踪遥测及指令系统)这些卫星的地球站， 又包括用于业务与星上资源管理的地球站。
括信源、发送设备、传输媒质、接收设备和信宿等部分。
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卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电 波，在两个或多个地球站之间进行的通信。它是在微波通信 和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无线通信技术。其 无线电波频率使用微波频段(300 MHz～300 GHz，即波段1 m～1 mm)。这种利用人造地球卫星在地球站之间进行通信 的通信系统，则称为卫星通信系统，而把用于实现通信目的 的人造卫星称为通信卫星，其作用相当于离地面很高的中继 站。因此，可以认为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。
卫星通信第1章
名词解释：1 卫星通信：是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。
2 宇宙通信：以宇宙飞行体或通信转发体为对象的无线电通信称为宇宙通信。
3 摄动:对静止卫星来说,由于地球结构的不均匀和太阳,月亮的引力的影响等,将使卫星轨道参数随时变化,不断偏离出开卜勒法则确定的理想轨道,产生一定的漂移这种现象称为摄动.填空：1 宇宙通信包括三种形式：（1）（地球站）与（宇宙站）之间的通信，（2）（宇宙站）与（宇宙站）之间的通信，（3）通过宇宙站的（转发或反射）进行地球站之间的通信。
2 卫星通信系统通常由（通信卫星），（地球站）（跟踪遥测及指令系统）和（监控管理系统）等四大部分组成。
3 通信卫星主要由（天线分系统），（通信分系统），（遥测指令系统），（控制分系统）和（电源分系统）等五部分组成。
简答：1卫星通信与其它通信手段相比，具有哪些明显的特点？答：（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。
2 简述卫星通信的基本工作原理。
答：首先，经市内通信线路送来的电话信号，在一个地球站的终端设备内进行多路复用，成为多路电话的基带信号，在调制器中对中频载波进行调制，然后经上变频器变换为微波频率f1的射频信号，再经功率放大器、双工器和天线发向卫星。
这一信号经过大气层和宇宙空间，信号强度将受到很大的衰减，并引入一定的噪声，最后到达卫星。
在卫星转发器中，首先将微波频率f1的上行信号经低噪声接收机进行放大，并变换为微波频率较低的下行频率f2的信号,再经功率放大，由天线发向收端地球站。
由卫星转发器发向地球站的载波频率f2的信号，同样要经过大气层和宇宙空间，也要受到很大的衰减，最后到达收端地球站。
由于卫星发射功率较小，天线增益较低，所以收端地球站必须用增益很高的天线和噪声非常低的接收机才能进行正常接收。
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。
第1章 卫星通信系统概述
第一章卫星通信系统概述l1945年，英国的科幻小学作家阿瑟·C·克拉克在世界上首次提出了使用卫星进行远距离无线电能信和无线电广播的设想，这位作家在《无线电杂志》上发表了一篇文章，提出用火箭发射一颗人造卫星，绕地球转动，然后，地面上发送信号给卫星，通过卫星再传回地面。
l1957年10月4日，原苏联成功发射了人类历史上第一颗人造地球卫星。
l在人类已经发射的卫星中，通信卫星只占其中的一部分。
目前围绕地球飞行的卫星中，大多数是有带有各种传感器的观察卫星，如气象卫星、电子侦察卫星、成像侦察卫星、海洋监视卫星、预警卫星、核爆炸探测卫星、资源卫星、天文观测卫星；其他的是通信卫星或是广播通信卫星，如亚太卫星、中星5号等。
目前在轨道上运行的通信卫星有数百颗。
在80年代和90年代初承担了国际通信业务量的70%。
l1962年7月美国成功地发射了第一颗通信卫星Telestar，实验了横跨大西洋的电视和电话传输。
但是，Telestar并非在静止轨道上。
第一颗静止轨道卫星则是1963年2月美国发射的SYNCOM实验卫星，它成功地转播了1964年东京奥运会的实况，使全世界看到了卫星通信的优越性和实用价值。
l90年代初提出的各种通信卫星系统多至几十个，其中最著名的就是“铱”移动卫星通信系统和“全球星”系统。
这两个系统可以提供覆盖全球的移动电话业务。
在波黑执行任务的美军飞行员每人都配备了一部“铱”手机。
这些卫星通信系统除了广播业务以外，基本上都只能提供话音业务。
所以从97年以后，廉价的地面通信系统的发展如光纤通信系统、蜂窝移动通信系统的蓬勃发展，一下子大大压缩了卫星通信的市场，国内国际的骨干网通信负荷的80%以上改由光纤网络承担。
获得技术上巨大成功的“铱”移动卫星通信系统也惨遭倒闭。
但是新的曙光出现了：军事通信的巨大需求和民用宽带卫星市场的急剧扩大。
l纳卫星(NanoSat)的概念最早是由美国航空航天公司(Aerospace)于1993年在一份研究报告中首次提出的,它带来了小卫星设计思想上的根本变革.纳卫星和皮卫星(PicoSat)是以微机电系统(MEMS)技术和由数个MEMS组成的专用集成微型仪器(ASIM)为基础的一种全新概念的卫星,它基于微电子技术、微机电技术、微光电技术等微纳米技术而发展的，纳卫星体现了航天器微小化的发展趋势。
卫星通信导论习题答案
第1章题解① T= V= s ② T= V= s ③ T= V= s ④ T= V= s ⑤ T= V= s① 84231km ，281ms ② 160ms ③ 37500km第2章题解（1）, (2) , (3) , (4) ,d=37911km 03.39=α f L =G/T=K馈线输入端 105.0105.0010110LNA A T T T T +⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==171°KLNA 输入端 LNA AT T T T +⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=105.00105.0101110=153°K 3×2110-W/Hz217°KEIRP=48dBW G/T=K(1) ； ； (2)4.8 m(K T 2900=)噪声系数的噪声温度为0T = (K T 2900=) 噪声系数的噪声温度为0T = (K T 2900=)++100+3=179K噪声温度为 =++⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+41.01.010500010029010111050EIRP=47dBW(1) 03981.001585.01011014.18.1+=+=CNC/N=(2) 002328.0003981.0006309.01011014.22.2=-=-=CN于是，所需的上行C/N=(1) 链路损耗 L=+20lg37500+= (2)卫星转发器输入功率 C=20++26= – 卫星转发器输出功率 C=110–==11W (3) N= –+10lg500+10lg36M= – (4) C/N=(1) 卫星转发器发射的每路功率为 –14dBW/路=路(2) 地球站接收载波功率C= ––206+30+40= –150Dbw地球站输入端噪声功率N= –+10lg150+10lg50K= –载噪比C/N=(3)余量=–=(1) 链路损耗L=+20lg38500+=(2) 接收天线增益G=202459.05.0⎪⎭⎫⎝⎛π=接收载波功率C=10lg200+34–3+––1= –(3) 噪声功率N= –+10lg110+10lg20M= –(4) C/N=余量(5) 强降雨时接收载波功率C= ––2= –噪声功率N= –+10lg260+10lg20M= –载噪比C/N=余量dB(1) 链路损耗L=+20lg37500++2=(2)噪声功率N= –+10lg500+10lg36M= –(3) 转发器输入载波功率C=10lg100+54+26–= –载噪比C/N=(4) 卫星发射功率110–=或链路传输损耗L=+20lg2000+=地球站接收载波功率C=+(18–3)+1–= –地球站噪声功率N= –+10lg260+10lg20K= –载噪比C/N=第3章题解由图3-3得输入回退6dB ；由图3-4得输出回退3dB 。
卫星通信复习
第一章卫星通信概述知识点1．卫星通信的概念？卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。
Eg：有卫星参与的通信就是卫星通信（错）（！卫星通信最终要实现地球站之间的通信）2 ．卫星通信上下行链路概念？以及上下行链路使用频率的表示方式？上行链路：从地球站发射信号到通信卫星所经过的通信路径下行链路：通信卫星将信号转发到其他（另一）地球站的通信路径表示方式：6Ghz（上行频率）/4Ghz（下行频率）3 ．静止轨道卫星的概念？，高度？，微波传播的时延（单程和双程）？静止轨道卫星：相对于地球表面上的任一点，卫星的位置保持固定不变高度：距地面高度为35860公里微波传输时延（传输时延较大）：单程0.27s，双程0.54s4 ．日凌中断和日蚀中断产生的原因、时间以及应对的策略？日凌中断日蚀中断产生原因卫星、太阳和地球站接收天线在一条直线上，太阳噪声进入接收天线，造成通信中断卫星运行到地球的阴影面，太阳能电池板无法充电，而星载蓄电池只能维持卫星自转，不能支持转发器工作产生时间每年春分前和秋分前后的6天左右，每年两次，每次约3~6天每年春分前秋分前23天开始，于春分前秋分后23天结束，每次持续时间约10分钟，完全日蚀最长持续72分钟应对策略“避让”、“换星”大容量蓄电池5.为什么地球同步卫星在高纬度地区通信效果不如低纬度地区？PPT高纬度地区地面地形（复杂）；地球表面杂波；两极地区接收天线仰角太小（需要极地轨道卫星辅助）6.地球站的总体框图？及其各部分的作用？地球站总体框图：书p8图1-6（/PPT）各部分作用：（1）天馈设备——将发射机送来的射频信号经天线向卫星方向辐射，同时它又接收卫星转发的信号送往接收机（2）发射机——将已调制的中频信号，经上变频器变换为射频信号，并放大到一定的电平，经馈线送至天线向卫星发射（3）接收机——从噪声中接收来自卫星的有用信号，经下变频器变换为中频信号，送至解调器（4）信道终端设备：将用户终端送来的信息加以处理，成为基带信号，对中频进行调制，同时对接收的中频已调信号进行解调以及进行与发端相反的处理，输出基带信号送往用户终端（5）天线跟踪设备：校正地球站天线的方位和仰角，以便使天线对准卫星（6）电源设备：供应站内全部设备所需的电能7.衡量地球站发射性能的指标？衡量地球站的接收性能的指标？总体性能指标：工作频段；天线口径；等效全向辐射功率；——发射性能接收品质因数；——接收性能偏轴辐射功率密度的限制。
西电夏克文《卫星通信》第一章
04
要解决信号传输时 延带来的影响
02
卫星通信的概念和特 点
03
缺点:
01
02
27s
54s
卫星通信的概念和特点
一．卫星通信的概念 二．静止卫星与运动卫星 三．卫星通信的特点
第 一 章
西 东
1.1 卫星通信的概念和特点
缺点: • 卫星寿命短
（1）部件故障导致的不可修复
（2）推进剂携带量有限
制卫星入轨 推进剂的应用
控
轨道位置保持 姿
姿态保持方法：
1
自旋稳定法 三轴稳定法
2
1.1 卫星通信的概念和特点
需要先进的空间和电子技术
缺点:
01
发信者发出的消息传 到收信者手中需要一 定的时间，这一时间
02
添加标题
卫星通信的概念 和特点
03
添加标题
优点:
机动灵活。
卫星通信的概 念和特点
优点:
通信链路稳定 可靠，传输质
量高。
卫星通信的概 念和特点
优点:
1.1 卫星通信的概念和特点
缺点: • 卫星寿命短
（1）部件故障导致的不可修复
（2）推进剂携带量有限
制卫星入轨 推进剂的应用
控
轨道位置保持 姿
章 亮
引 力 的 影 响：
节 一
自然轨道上的静止卫星 所受到的引力关系： 太阳引力＝1/37地球引 力
月亮引力＝1/6800地球 引力
太
章 阳
、 月
节 亮
引 力
一 的
影 响 ：
从地球 上看， 这种摄 动使 “静止” 卫星的 位置主 要在南 北方向 上缓慢 地漂移。
微波与卫星通信章 (1)
第1章 概 述 图1－6 数字微波中继通信线路的组成
第1章 概 述
2.微波中继站的中继方式 微波中继站的中继方式可以分成直接中继(射频转接)、外 差中继(中频转接)、基带中继(再生中继)三种。不同中继方式 的微波系统构成是不一样的。中继方式可以是直接中继和中频 转接，枢纽站为再生中继方式且可以上下话路。 (1)直接中继。直接中继最简单，只是将收到的射频信号 直接移到其他射频上，无需经过微波—中频—微波的上下变频 过程，因而信号传输失真小。这种方式的设备量小，电源功耗 低，适用于无需上下话路的无人值守中继站，其基本设备如图 1－7所示。
(2)数字微波通信。用于传输数字基带信号的系统称为数字 微波通信系统。数字微波通信系统可再细分为准同步数字系列 (PDH)微波通信系统和同步数字系统(SDH)微波通信系统。
“微波、多路、接力”是微波通信最基本的特点。
第1章 概 述
“微波”是指工作频段宽，它包括了分米波、厘米波和毫 米波三个频段，可容纳较其他频段多得多的话路。微波频率高， 波长短，易制成高增益微波天线。此外，微波通信的可靠性和 稳定性可以做得很高，因为基本不受天电干扰、工业干扰和太 阳黑子变化的影响。
第1章 概 述 图1－4 静止卫星与地球相对位置示意图
第1章 概 述 图1－5 全球通信网
第1章 概
述 1.2 微波与卫星通信的特点
1.微波通信的特点
根据所传基带信号的不同，微波通信分为如下两种制式：
(1)模拟微波通信。用于传输频分多路－调频制（FDM－FM） 基带信号的系统称为模拟微波通信系统。
第1章 概 述
微波的传播与光波的传播类似，具有似光性、频率高、极 化等传输特性，因此微波在自由空间中只能沿直线传播，其绕 射能力很弱，且在传播中遇到不均匀的介质时，将产生折射和 反射现象。正因为如此，在天线高度一定的情况下，为了克服 地球的凸起而实现远距离通信就必须采用中继接力的方式，如 图1－1所示。否则，A站发射出的微波射线将远离地面而根本 不能被C站接收。微波采用中继方式的另一个原因是，电磁波 在空间传播过程中因受到散射、反射、大气吸收等诸多因素的 影响，而使能量受到损耗，且频率越高、站距越长，微波能量 损耗就越大，因此微波传播一定距离后就要进行能量补充，这 样才能将信号传向远方。由此可见，一条上万米的微波通信线 路是由许多微波站连接而成的，信息是通过这些微波站逐站传 播的。
卫星通信课程第一章教案 - 第一章 概论
第1章卫星电视广播系统概述本章重点1 卫星电视广播的基本规定2 卫星电视广播系统的组成本章内容1.1 卫星电视广播的发展概况1.2 卫星电视广播的基本规定1.3 卫星电视广播系统的组成1.1 卫星电视广播的发展概况一、无线通信特点及采用卫星通信的原因1、无线电波的传播方式：地波、天波、直射波2、高频电波特性：主要以直线的方式传播，其传播距离受到地球表面曲率的限制和高山大川的阻隔。
3、解决地面电视广播覆盖问题的主要办法：1）通过架高发射和接收天线，2）设立为数众多的电视差转站，3）建立微波中继传输网络等。
4、存在问题：所有这些手段，都存在数量庞大、经济代价高、信号传输分配环节多、图象质量下降等问题。
5、利用卫星解决上述问题的原理：高空中继站二、卫星通信的概念1、卫星的种类及其特点：低轨道卫星、同步卫星通信卫星、广播卫星1）人造卫星的实现原理：由普通物理知：要使卫星处在轨道上运行，必须卫星绕地球作圆周运动产生的离心力等于地球对卫星的万有引力：式中，m为卫星的质量，v为卫星运动的线速度， r为地球轨道半径，g为重力加速度，h为卫星与地球表面（赤道）的距离。
2）同步卫星的要求：卫星绕地球运转的周期等于地球自转的周期T，即由此可得同步卫星与地球赤道的距离为：将T＝23小时56分4秒＝86164秒，r＝6378公里，g＝9.8米/秒2 代入上式可计算得：h=35786公里。
3）同步轨道参数：位于地球上空距赤道约35786公里处，与赤道平面相交的一条圆形轨道。
三、我国卫星广播的发展与现状：1、第一颗人造地球卫星：1970年成功发射了第一颗人造地球卫星2、加入通信卫星组织：1976年参加了国际通信卫星组织，3、进行了电视传输试验：并于七十年代和八十年代初，利用德、法联合研制的“交响乐”等卫星进行了电视传输试验，取得了大量试验数据。
4、第一颗试验通信卫星：1984年4月，我国发射了第一颗试验通信卫星，实现了对新疆、西藏、内蒙等边远地区传送中央电视台的电视节目。
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名词解释：1 卫星通信：是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。
2 宇宙通信：以宇宙飞行体或通信转发体为对象的无线电通信称为宇宙通信。
3 摄动:对静止卫星来说,由于地球结构的不均匀和太阳,月亮的引力的影响等,将使卫星轨道参数随时变化,不断偏离出开卜勒法则确定的理想轨道,产生一定的漂移这种现象称为摄动.填空：1 宇宙通信包括三种形式：（1）（地球站）与（宇宙站）之间的通信，（2）（宇宙站）与（宇宙站）之间的通信，（3）通过宇宙站的（转发或反射）进行地球站之间的通信。
2 卫星通信系统通常由（通信卫星），（地球站）（跟踪遥测及指令系统）和（监控管理系统）等四大部分组成。
3 通信卫星主要由（天线分系统），（通信分系统），（遥测指令系统），（控制分系统）和（电源分系统）等五部分组成。
简答：1卫星通信与其它通信手段相比，具有哪些明显的特点？答：（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。
2 简述卫星通信的基本工作原理。
答：首先，经市内通信线路送来的电话信号，在一个地球站的终端设备内进行多路复用，成为多路电话的基带信号，在调制器中对中频载波进行调制，然后经上变频器变换为微波频率f1的射频信号，再经功率放大器、双工器和天线发向卫星。
这一信号经过大气层和宇宙空间，信号强度将受到很大的衰减，并引入一定的噪声，最后到达卫星。
在卫星转发器中，首先将微波频率f1的上行信号经低噪声接收机进行放大，并变换为微波频率较低的下行频率f2的信号,再经功率放大，由天线发向收端地球站。
由卫星转发器发向地球站的载波频率f2的信号，同样要经过大气层和宇宙空间，也要受到很大的衰减，最后到达收端地球站。
由于卫星发射功率较小，天线增益较低，所以收端地球站必须用增益很高的天线和噪声非常低的接收机才能进行正常接收。
收端地球站收到的信号经双工器和接收机首先将载波频率f2的信号变换为中频信号并进行放大，然后经解调器进行解调，恢复为基带信号。
最后利用多路复用设备进行分路，并经市内通信线路，送到用户终端。
这样就完成了单项的通信过程。
双向的通信过程与单项的通信过程完全类似。
不同的只是反方向的上行频率用另一频率f3，而且f3≠f1, 下行频率用f4, 而且f4≠f2，这样以免上、下行信号相互干扰。
3 简述静止卫星通信存在的缺点。
答：(1)静止卫星的发射与控制技术比较复杂。
(2)地球高纬地区通信效果不好,并且两极地区为通信盲区.(3)存在日凌中断和星蚀现象.(4)电波的传输时延较大和存在回波干扰。
4简述标准卫星通信地球站的组成及每部分的作用。
.答：(1)天馈设备，主要作用是将发射机送来的射频信号经天线向卫星方向辐射,同时它又接收卫星转发的信号送往接收机。
(2)发射机，主要作用是将已调制的中频信号,经上变频变换为射频信号,并放大到一定的电平,经反馈线送至天线向卫星发射。
(3)接收机，接收来自卫星的有用信号,经下变频器变换为中频信号,送至调制器。
(4)信道终端设备，它的主要作用是将用户终端送来的信息加以处理并成为基带信号对中频进行调制,同时对接收的中频进行调制以及与发送端相反的处理,输出基带信号送往用户终端。
(5)跟踪设备，用来校正地球站天线的方位和仰角,以便使天线对准卫星。
(6)电源设备，为系统内设备提供电源。
5 按照轨道高度的不同对地球卫星分类.(1)低轨道卫星:卫星高度h<5000km,周期约为2~4h;(2)中高度卫星:5000<h<20000km, 周期约为4~12h;(3)高轨道卫星:h>20000km,周期>12h.1当卫星的运行轨道属于低轨道，并且只利用一颗通信卫星进行通信时，相距较远的两个地球站就不能同时看到卫星了。
这时，如果要进行远距离通信，必须利用多颗低轨道卫星，这种系统就是通常说的的（低轨道移动卫星通信系统）；否则，2只能采用延迟转发方式，这种系统则称为（延迟转发式卫星通信系统）。
静止卫星：当卫星的运行轨道再赤道平面内，高度大约为35800千米时，它的运转方向与地球自转方向相同，绕地球一周的公转周期约为24小时与地球自转周期相同从地球上看卫星如同静止一样，所以称静止卫星。
3需要多少颗静止卫星就可以实现除两极地区的全球通信[ ]A.1B.2C.3D.44目前，由国际通信卫星组织（INTELSAT）负责建立的世界卫星通信系统是利用（）实现全球通信的。
A..低轨卫星B.立即转发式卫星系统C.静止卫星D.延迟转发式卫星系统5 考虑到地球站设备的特点，有时把收、发信机分为三部分：1、（大功率发射机）部分；2、（低噪声接受机）部分；3、（信道终端设备）。
其中信道终端设备包括（中频放大器）、调制器和解调器以及（基带处理设备）等6 如果卫星轨道平面在赤道平面内，该卫星运行轨道称为（赤道轨道）；如果轨道平面与赤道平面有一定的夹角则叫（倾斜轨道）；如果轨道平面通过地球两极附近则称为（极轨道）。
7 什么是运行轨道，轨道平面和轨道倾角？答：卫星的运动轨迹称为运动轨道；它所在的平面称为轨道平面；卫星轨道平面与赤道平面的夹角称为轨道倾角。
8 当进行整个卫星线路计算时折算到地球站接受系统输入输出的噪声包括（地球接受系统本身的噪声）、（上行线路噪声）、（转发器的交调噪声）。
9 按基带交换工作方式工作时，上行与下行线路的传输是通过与（跳变波束的驻留同步的突发时间计划协调的）。
10卫星接入系统其最大特点是（利用卫星通信的多址传输方式）。
按照系统采用的技术来分，可分为（静止轨道卫星接入系统）、（中轨道卫星接入系统）和（低轨道卫星接入系统）。
填空：1 引起摄动的影响包括：1 （太阳和月亮）对卫星的影响，2 （地球引力场不均）的影响，3 （大气阻力）的影响4 （太阳辐射压力）的影响。
2 通信卫星所用的天线有两种：一种是（通信用的微波天线）一种是（遥测、遥控和信标用的高频或甚高频天线）。
3通信卫星的控制系统包括（姿态控制）和（位置控制）两种控制设备。
4 卫星转发器是卫星的核心部分，通常包括（透明转发器）和（处理转发器）。
简答：1 描述卫星控制分系统的功能。
答：控制分系统包括姿态控制和位置控制两种控制设备。
姿态控制用来保证卫星对地球或其他基准物保持正确的姿态。
位置控制是用来消除摄动的影响，以便于使卫星与地球的相对位置保持固定。
2 卫星的主要设备由那几部分组成？答：（ 1 ）位置与姿态控制系统（ 2 ）天线系统（ 3 ）转发器系统（ 4 ）遥测指令系统（ 5 ）电源系统（ 6 ）温控系统（ 7 ）入轨和推进系统1 世界上第一颗人造卫星是由美国在那年发射的？A.1945B.1960C.1957D.19462 地球站接受系统的外部噪声来源主要有（天线噪声）、（干扰噪声）、（上行线路噪声和转发器非线性产生的交调噪声）。
名词解释：透明转发器：是指它接收地面发来的信号后，在卫星上不做任何处理，只是进行放大、变频和再放大，并发向各地球站，即单纯完成转发任务。
1简述处理转发工作过程。
答：首先将接收到的信号进行前置放大，经下变频器变为中频信号，并进行解调译码，对得到的基带数字信号进行处理。
然后在经编码，调制，以及经中频放大、上变频和微波放大后，发向地球站。
1 接收点信号的功率取决于（发射源的发射功率）、（收发两点间的距离），（收发两端天线的增益）等。
名词解释1地球站的性能参数：如果地球站的工作频率和通信容量均确定，LPD和B值也是确定的，则影响接受系统输入端载波噪声比C/N的，将取决于Gn /TD，即这一比值的大小将关系到地球站受性能的好坏。
于是将G/T称为地球站的性能因数。
2 转发器器灵敏度：当卫星转发器达到最大饱和输出时，其输入所需要的的信号功率，就是转发器灵敏度。
3 余量：为了在一些因素变化后仍能使卫星线路参数满足通信质量需要，必须保留一些余量，这就是“通信余量”。
C-200地球站的设备组成答：（ⅰ）主站：放大器/天线单元、射频单元和数字单元三部分组成；（ⅱ）小站：由室内单元和室外单元两部分组成。
室内单元包括空间处理器、网络处理器、输入输出(I/O)处理器室外单元包括天线、功率放大器、上变频器、低噪声放大器和下变频器。
1、基带交换方式系统的组成包括（接受信道）、（基带交换矩阵）、（基带处理器）和（输出发射信道）几部分。
2、基带交换方式中上行线路和下行线路的（传输方式）和（速率）并不相同，上行线路可按（110Mb/s高速率单信道TDMA）工作方式也可按（两个27.5Mb/s 低速率FDM/TDMA）方式工作，而下行线路都是采用（TDMA）方式工作。
3、基带处理器有两个控制存贮器，一个是（连机存贮器），另一个是（脱机存贮器）。
4、基带交换系统的没一条输入信道都有（三）各解调器、（一）个存贮器和（一）个译码器。
解调器用于解调(3.2GHz)的中频信号.5、透明转发器按照按其再卫星上变频的次数分为（一次变频转发器）和（二次变频转发器）。
6、卫星通信工作频段的选则是一个重要的问题，它将影响到系统的（传输容量），地球站与转发器的（发射功率），天线（尺寸的大小）和设备的（复杂程度以及成本的高低）等。
选则工作频段时需要考虑的因素。
答：首先要求电波传播衰减及其它衰减要小；其次天线接受外界噪声要小。
满足这两个要求后还要考虑：1、有较宽的可用频带，以满足信息传输的要求；2、与地面微波通信、雷达等其他无线系统间的相互干扰要小；3、能充分利用现有的通信技术，并便于与现有地面通信设备配合使用；4、设备尺寸要小。
IS-V卫星为了增大通信容量采取的措施有那些？答：（1）在6/4和14/11GHz两频段利用空间分隔和极化隔离进行频率再用带宽达到了2173MHz.（2）增加转发器数目和天线波束类型，已使转发器数目多达27个。
（3）采用三轴稳定方式，以获得较大的太阳电池功率。
什么叫立即转发式卫星通信系统？答：当卫星轨道较高时相距较远的两个地球站便可以“看”到卫星，并且可将一个地球站发出的信号，经卫星处理后立即发送给另一地球站。
计算题：1已知IS-V 系统的一个转发带宽B sat =36MHz,k WR =1.2,试计算该转发器的系统容量。
解： 将以上数据带入[R b ]=[B sat ]+[㏒2M]-[k BR ]中[R b ]=10lg36×1061+10lg2-10lg1.2≈78.2dBR b ≈60Mb/s2 以IS-V 系统参数为例，若取R=60Mb/s,采用PCM 编码后，每话路的比特数R ch =64kb/s.已知共有10个站，P=150bit,T f =750μs ，求出系统容量。