卫星通信原理 ppt课件

卫星通信原理
（１）由于两地球站向电磁波传播距离有 72000KM，信号到达有延迟。
（２）10GHZ以上频带受降雨雪的影响。 （３）天线受太阳噪声的影响。
卫星通信原理
➢ 区域1：欧洲、非洲、前苏联和蒙古 ➢ 区域2：南北美洲和格陵兰岛 ➢ 区域3：亚洲（除区域1中的地区之外）、澳大
利亚和西南太平洋
卫星通信原理
Ku K Ka V W mm μm
12.0~18.0 18.0~27.0 27.0~40.0 40.0~75
75~110 110~300 300~3000
卫星通信原理
表示符号
VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF
频率范围 3~30kHz 30~300kHz 300~3000kHz 3~30MHz 30~300MHz 300~3000MHz 3~30GHz 30~300GHz 300~3000GHz
卫星通信原理
➢ 同步卫星：T＝24h； ➢ 准同步卫星：T＝24/N or 24N h； ➢ 非同步卫星：T<>24 or 24/N or
24N h。
卫星通信原理
（１）卫星必须以与地球旋转相同的速度 向东运动；
（２）轨道必须是圆形的； （３）轨道的倾角必须为零度。
卫星通信原理
高度： hGSO = aGSO - aE = 42164 –6378 = 35786
对流层、电离层 风管、散射、衍射
精确定时和定位系统，时分复用 多址接入（TDMA）系统
目前主要是C频段；降雨散射可能 会影响更高频率
卫星通信原理
➢ 卫星运行路线——椭圆 ➢ 质心始终在其中一个焦点上
卫星通信原理
➢ 相同时间扫过相同面积
➢ 离地球越远，穿越给定距离所需 时间越长
卫星通信原理
➢ 轨道周期的平方正比于两个球体 之间平均距离的立方
信号去极化 折射、大气层的多径 信号闪烁
源自文库反射多径、阻挡
降雨、冰晶
C和Ku频段的双极化系统（与系统 配置有关）
大气层中的大气
低仰角时的通信和跟踪
对流层和电离层的折射率起伏 对流层：10GHz以上的频率和低仰 角；
电离层：10GHz以下的频率
地表面、地球表面上的物体 卫星移动业务
传播时延、变化 系统间干扰
卫星通信原理
➢ 卫星
空中中继站的作用，即把地球站发上来的电磁波放大后再返 送回另一地球站
➢ 地球站
卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地球站出入卫 星系统形成链路
卫星通信原理
卫星通信原理
卫星通信原理
（１）通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖的范围均 可进行通信。
（２）不易受陆地灾害影响。 （３）建设速度快。 （４）易于实现广播和多址通信。 （５）电路和话务量可灵活调整。 （６）同一信道可用于不同方向和不同区域。
a³ = μ/ n²
卫星通信原理
卫星通信原理
➢ 远地点 ➢ 近地点 ➢ 拱线 ➢ 升交点 ➢ 降交点 ➢ 交点线 ➢ 倾角 ➢ 星下点 ➢ 近地点幅角
➢ 平均近点角
离地球最远的点。 离地球最近的点。 穿过地球中心连接远地点和近地点的连线。 轨道从南向北穿过赤道面的点。 轨道从北向南穿过赤道面的点。 穿过地球中心连接升交点和降交点的连线。 轨道面和地球赤道面之间的夹角。 地球上处于卫星垂直下方的点。 在地球中心处卫星轨道面内卫星运动方向上测得的从升 交点到近地点的角度。 卫星相对于近地点的角位置的平均值。
日蚀从二分点（春分点或秋分点）之前23天开始， 在二分点之后23天结束。
持续时间开始约10分钟，逐渐增加到最大值约72 分钟，然后逐渐减少为约10分钟。
在日蚀期间，太阳能电池不能工作，卫星的工作 必须要由电池供给。
卫星通信原理
在春分点和秋分点前后，当卫星处于地球和太阳 之间，即太阳处于地球站天线的波束内，太阳就像一 个极大的噪声源，完全淹没了卫星的信号。
注：这个值经常取为36000km。
卫星通信原理
概念：天线直接指向卫星所需要的方位角和仰角。 参数：三种参数确定地球站到对地静止轨道的视
角。 （1）地球站的纬度 （2）地球站的经度 （3）星下点的经度（或称为卫星经度）
卫星通信原理
卫星通信原理
在春分点和秋分点前后，当太阳穿越赤道时，在 一段时间内卫星进入地球的阴影区。
卫星通信原理
➢ 长半轴 ➢ 偏心率 ➢ 平均近点角 ➢ 近地点幅角 ➢ 倾角 ➢ 升交点的右旋升交点赤经
卫星通信原理
➢ 低高度卫星：H<5000km，T<4h； ➢ 中高度卫星：5000km<H<20000km，
4h<T<12h； ➢ 高高度卫星：H>20000km，T>12h。
卫星通信原理
➢ 赤道轨道卫星：i = 0 ° ； ➢ 极轨道卫星： i = 90 °； ➢ 倾斜轨道卫星： 0 °< i < 90 °。
日凌从二分点（春分点或秋分点）之前6天开始， 在二分点之后6天结束。
持续时间与地球站的纬度有关，一般最大中断时 间约10分钟。
卫星通信系统
收发地球站
卫星通信原理
星形
网格形
卫星通信原理
1）基带信号形式 模拟/数字、信源编码、信源调制、单路/多路、
c = ƒ·λ
米制划分
万米波 千米波 百米波 十米波 米波 分米波 厘米波 毫米波 丝米波
近似高度（km）
地球大气层的分层
自由空间 600 500 400 300
电离层 200 100 90
对流层 地球表面
冰晶层降雨
卫星通信原理
传输损耗 衰减和太空噪声的增加
物理原因 大气层中的大气、云、雨
主要影响对象 大约10GHz以上的频率
卫星通信原理
➢ 卫星固定业务（FSS） ➢ 卫星广播业务（BSS） ➢ 卫星移动业务 ➢ 卫星导航业务 ➢ 卫星气象业务
………
卫星通信原理
卫星通信原理
频段 VHF UHF
L S C X
频率范围（GHz） 0.1~0.3 0.3~1.0 1.0~2.0 2.0~4.0 4.0~8.0 8.0~12.0
卫星电视与视频会议系统
卫星通信原理
卫星通信原理
无线电波； 开普勒定律 ； 对地静止轨道 ； 卫星通信系统 ； 卫星电视接收 ；
卫星通信原理
❖ 自从1957年前苏联发射第一颗人造地球卫星以 来，人造卫星即被广泛应用于通信，广播，电 视等领域。1965年第一颗商用国际通信卫星被 送入大西洋上空同步轨道，开始了利用静止卫 星的商业通信。