卫星通信系统概述PPT课件
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空间段 主要是卫星本身。星体包括两大子系统：
星载设备和卫星母体。 地面段
典型的地面段即地球站，包括地面卫星控 制中心（SCC, Satellite control center）及其跟 踪、遥测和指令站（TT&C, Tracking, telemetry and command station）。 用户段
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 km3/s2
6
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 km3/s2。
7
1.2 卫星通信系统的组成
开普勒定律
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 e cos
e
1
b a
2
P a(1 e2 )
4
图1 椭圆轨道的示意图
5
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( 2 1 ) (km/s) ra
各种用户终端。 8
1.3 卫星通信的工作频段
选择工作频段时，应考虑的重要因素：
（1）电波传播衰减及其它衰减要小；（图 1-14） 在0.3-10GHz频段，大气吸收衰减最小，称为“无线
电窗口”。另外，在30GHz附近也有一个衰减的低谷，称 为“半透明无线电窗口”。
（2）天线接收的外界噪声要小；（图 1-15） 从降低接收系统噪声的角度来考虑，工作频段最好
300~3000吉赫(GHz)
11
1.3 卫星通信的工根据作IE频EE 段521-2002标准，L
高段<<<<1223工>>>>频LSC综作X。：合具频频频频上体段段段段述地：：：：要说1468求，.///6247，目/1GGG应前.HHH5zzz将大雷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EGi0卫多aa.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星数主等用是波系，地，说用KPH作是频线领aeC据频而则语”表段甚特国。大XG~波的卫较e波z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工大星段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，于于于的作，波通(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频加段频信5~：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.行率上卫段系2x1中频SSS12的用视中广上直信FHz视海用频的率泛合由37律赋t-同频，，，~的G)范K星e选2统FG0G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单在是0d、4G指D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选微的OOO)卫标频。和频用于段8d-G播通动用频,的X线0指，束aBz，7。卫卫卫XG”2发K择波无H~星的准b波带各段。K接.，频通于、率，7波蓝鼠9波H覆13电u星星星多oz器波在~频线~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功段以电段信0线X的小先.天段1段0。和途星7示中、)4等范，G控控控一，波8M.率。下波或、频2型被线，的G广通“G的H围卫H5。。。段换段一波频特H率Hz效频~播信扩zX星。zz般，，
卫星通信
主讲人：葛延良
通信工程教研室
1
第1章 卫星通信系统概述
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、卫星通信
2
卫星通信的概念
卫星通信：是指利用通信卫星作为中继 站转发或反射无线电波，以此来实现两个 或多个地球站（或手持终端）之间或者地 球站与航天器之间通信的一种通信形式。
扰要小； （6）能充分利用现有通信技术，并便于与现有地面通信
设备配合使用； （7）设备尺寸要小。
10
频率划分:
段号
频段名称
频段范围
1
极低频(ELF)
3~30赫(Hz)
2
超低频(SLF)
30~300赫(Hz)
3
特低频(ULF)
300~3000赫(Hz)
4
甚低频(VLF)
3~30千赫(KHz)
5
低频(LF)
<4> <5>
Ku Ka
频段： 频段：
14/12 30/20
GGHH层可动也线率波zz通以通常电高段常用信被规于卫不小。称则星C用用波会而为第节于于段反短78目FF/条SS接8射的的SS，G收天V，，天HX天线BB线zF频SS波的线作口SS段段。。信，收径在。号因发远空据。此，小间I接适T于应U收合C用wenku.baidu.comK波移u
选在1-10GHz之间工作。
（3）大气层中雨、雾、云的影响； （图 1-16）
9
1.3 卫星通信的工作频段
从上述三方面考虑，卫星通信的工作频率一般选在 1-10GHz范围内较为适宜，而且最理想的频段是在4-6GHz 附近。
除上述三个方面以外，还应考虑如下因素：
（4）有较宽的可用频带，以满足信息传输的要求； （5）与地面微波通信、雷达等其他无线系统间的相互干
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。
3
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。
30~300千赫(KHz)
6
中频(MF)
300~3000千赫(KHz)
7
高频(HF)
3~30兆赫(MHz)
8
甚高频(VHF)
30~300兆赫(MHz)
9
特高频(UHF)
300~3000兆赫(MHz)
10 超高频(SHF)
3~30吉赫(GHz)
11 极高频(EHF)
30~300吉赫(GHz)
12 至高频(THF)
此外，VHF、UHF用方于段低面，轨有从小：而卫空可星间有通研效信究地。、降广低播接卫收星成、本固，定方
<6> <7>
VHF UHF
频频段段：：00..13～ ～01..30通卫便GG讯星个HHzz业等体务用接用用卫途收于于星。。移移、动动地、、球导 导探航航测业业卫务务星。。、气象
星载设备和卫星母体。 地面段
典型的地面段即地球站，包括地面卫星控 制中心（SCC, Satellite control center）及其跟 踪、遥测和指令站（TT&C, Tracking, telemetry and command station）。 用户段
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 km3/s2
6
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 km3/s2。
7
1.2 卫星通信系统的组成
开普勒定律
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 e cos
e
1
b a
2
P a(1 e2 )
4
图1 椭圆轨道的示意图
5
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( 2 1 ) (km/s) ra
各种用户终端。 8
1.3 卫星通信的工作频段
选择工作频段时，应考虑的重要因素：
（1）电波传播衰减及其它衰减要小；（图 1-14） 在0.3-10GHz频段，大气吸收衰减最小，称为“无线
电窗口”。另外，在30GHz附近也有一个衰减的低谷，称 为“半透明无线电窗口”。
（2）天线接收的外界噪声要小；（图 1-15） 从降低接收系统噪声的角度来考虑，工作频段最好
300~3000吉赫(GHz)
11
1.3 卫星通信的工根据作IE频EE 段521-2002标准，L
高段<<<<1223工>>>>频LSC综作X。：合具频频频频上体段段段段述地：：：：要说1468求，.///6247，目/1GGG应前.HHH5zzz将大雷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EGi0卫多aa.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星数主等用是波系，地，说用KPH作是频线领aeC据频而则语”表段甚特国。大XG~波的卫较e波z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工大星段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，于于于的作，波通(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频加段频信5~：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.行率上卫段系2x1中频SSS12的用视中广上直信FHz视海用频的率泛合由37律赋t-同频，，，~的G)范K星e选2统FG0G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单在是0d、4G指D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选微的OOO)卫标频。和频用于段8d-G播通动用频,的X线0指，束aBz，7。卫卫卫XG”2发K择波无H~星的准b波带各段。K接.，频通于、率，7波蓝鼠9波H覆13电u星星星多oz器波在~频线~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功段以电段信0线X的小先.天段1段0。和途星7示中、)4等范，G控控控一，波8M.率。下波或、频2型被线，的G广通“G的H围卫H5。。。段换段一波频特H率Hz效频~播信扩zX星。zz般，，
卫星通信
主讲人：葛延良
通信工程教研室
1
第1章 卫星通信系统概述
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、卫星通信
2
卫星通信的概念
卫星通信：是指利用通信卫星作为中继 站转发或反射无线电波，以此来实现两个 或多个地球站（或手持终端）之间或者地 球站与航天器之间通信的一种通信形式。
扰要小； （6）能充分利用现有通信技术，并便于与现有地面通信
设备配合使用； （7）设备尺寸要小。
10
频率划分:
段号
频段名称
频段范围
1
极低频(ELF)
3~30赫(Hz)
2
超低频(SLF)
30~300赫(Hz)
3
特低频(ULF)
300~3000赫(Hz)
4
甚低频(VLF)
3~30千赫(KHz)
5
低频(LF)
<4> <5>
Ku Ka
频段： 频段：
14/12 30/20
GGHH层可动也线率波zz通以通常电高段常用信被规于卫不小。称则星C用用波会而为第节于于段反短78目FF/条SS接8射的的SS，G收天V，，天HX天线BB线zF频SS波的线作口SS段段。。信，收径在。号因发远空据。此，小间I接适T于应U收合C用wenku.baidu.comK波移u
选在1-10GHz之间工作。
（3）大气层中雨、雾、云的影响； （图 1-16）
9
1.3 卫星通信的工作频段
从上述三方面考虑，卫星通信的工作频率一般选在 1-10GHz范围内较为适宜，而且最理想的频段是在4-6GHz 附近。
除上述三个方面以外，还应考虑如下因素：
（4）有较宽的可用频带，以满足信息传输的要求； （5）与地面微波通信、雷达等其他无线系统间的相互干
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。
3
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。
30~300千赫(KHz)
6
中频(MF)
300~3000千赫(KHz)
7
高频(HF)
3~30兆赫(MHz)
8
甚高频(VHF)
30~300兆赫(MHz)
9
特高频(UHF)
300~3000兆赫(MHz)
10 超高频(SHF)
3~30吉赫(GHz)
11 极高频(EHF)
30~300吉赫(GHz)
12 至高频(THF)
此外，VHF、UHF用方于段低面，轨有从小：而卫空可星间有通研效信究地。、降广低播接卫收星成、本固，定方
<6> <7>
VHF UHF
频频段段：：00..13～ ～01..30通卫便GG讯星个HHzz业等体务用接用用卫途收于于星。。移移、动动地、、球导 导探航航测业业卫务务星。。、气象