卫星通信学习报告

卫星通信学习报告

摘要本学习报告主要是针对卫星通信的学习。通过对卫星通信的发展历程的简单阐述，卫星通信技术基本原理的概述，其中主要分析了甚小天线地球站(VSAT)卫星网络系统的原理及发展，从而引出了对我国卫星通信应用现状和发展前景的学习与探究。

第一部分：卫星通信的历程

在1945年10月，英国人A.C.克拉克在英国《Wireless World》(无线电世界)杂志第10期发表了题为《地球外的中继——卫星能提供全球范围的无线电覆盖吗?》的文章，首次揭示了人类使用卫星进行通信的可能性，提出静止卫星通信的设想。而现代卫星通信的发展，证实了克拉克设想的科学性。

虽然是由英国人提出，但确是由美国人取得了最先的发展。在1946年，美国利用雷达接收到了月球表面回波。8年后，1954年7月，美国海军利用月球表面对无线电波的反射进行了地球上两地的电话传输试验。试验成功后于1956年在华盛顿和夏威夷之间建立了通信业务。仅仅一年后，1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星升空。在接下来卫星通信的发展中，美国一直处于世界领先的位臵。如：1958年12月，美利用“斯科尔”卫星进行录音带音响传输；1963年5月，美国发射了“西福特”铜针卫星，用来反射无线电信号供地面上两点之间的无线电通信等。

到了1962年7月，美英法三国利用“电星1号”卫星进行横跨大西洋有源中继通信后，世界上在当时处于领先地位的国家纷纷开始发展卫星通信技术。如1962年8月，前苏联进行东方3号、东方4号宇宙飞船间通信，以及宇宙电视试验。从1965年4月6日美国成功发射了世界第一颗实用静止轨道通信卫星：国际通信卫星1号起一系列的“国际通信卫星”，不断开发应用新技术，通信容量已经达到可同时传送10万个双向话路加4路彩色电视。不断的为我们提供方便。

然而，我国的卫星通信发展则起步较晚。直到1984年4月8日，我国发射成功“东方红—Ⅰ型”试验通信卫星(STW—1)，4月6日定点于东经125度赤道上空。1986年又发射成功“东方红-Ⅱ型”实用通信广播卫星（STW-2），用于部分电视、广播及通信的传输。通过不断的发展，在88年到90年两年之间，我国已经发射了四颗实用通

信卫星。在1994年12月1日，我国发射成功由空间技术研究院研制，达到国际80年代水平的“东方红Ⅲ)实用广播通信卫星。星上装有24个C波段转发器，其中6个中功率(EIRPs不少于37dBW)转发器用于电视传输，18个低功率EIRP不少于24dBW)用于电话、电报、传真、数据传输等通信业务。卫星设计寿命不低于8年，定点于东经125度赤道上空，卫星波束可覆盖90%以上的国土。

第二部分：卫星通信的技术

一、卫星通信概述

1.什么是卫星通信

卫星通信实际上也是一种微波通信，它以卫星作为中继站转发微波信号，在多个地面站之间通信。

卫星通信的主要目的是实现对地面的;无缝隙;覆盖，由于卫星工作于几百、几千、甚至上万公里的轨道上，因此覆盖范围远大于一般的移动通信系统。

但卫星通信要求地面设备具有较大的发射功率，因此不易普及使用。

2.卫星与地球的位臵关系

同步卫星是被发射到赤道上空离地面约36 000里处，在这个高度，卫星环绕地球的速度与地球自转速度是一致的。这时，从地球上看，卫星在空中静止不动，所以又被称为静止轨道卫星。一颗同步卫星的通信范围大约可以覆盖地球表面的三分之一地区。因此，只需在太平洋、印度洋、大西洋的赤道上空各配臵一颗同步通信卫星，即可实现全球卫星通信。例如1963年2月，美国发射了第一颗同步卫星“辛康”。

3.卫星通信的特点

（1）卫星通信覆盖区域大，通信距离远，在跨越高山海洋时，更能显示其优越性；

（2）卫星通信便于实现多址连接。微波中继接力通信只能实现点对点的通信，不在微波线路是上的地方无法利用它进行通信。卫星通信由于是大面积覆盖，在覆盖区内的任何地方都可设臵地球站实现双边或多边通信。这种能同时实现多方向、多地点通信的能力称为“多址连接”；

（3）工作频带宽：可用频段从150MHz～30GHz。目前已经开始开发Q、V 波段（40～50GHZ）。ka波段甚至可以支持155Mbit/s

的数据业务；

（4）通信质量好：卫星通信中电磁波主要在大气层以外传播，电波传播非常稳定。虽然在大气层内的传播会受到天气的影响，但仍然是一种可靠性很高的通信系统;

（5）网络建设速度快、成本低：除建地面站外，无需地面施工。运行维护费用低；

（6）信号传输时延大：高轨道卫星的双向传输时延达到秒级，用于话音业务时会有非常明显的中断；

（7）控制复杂：由于卫星通信系统中所有链路均是无线链路，而且卫星的位臵还可能处于不断变化中，因此控制系统也较为复杂。控制方式有星间协商和地面集中控制两种。

二、卫星通信系统的组成

1.系统组成

地球站Ａ通过定向天线朝着通信卫星方向发射的无线电信号，首先被通信卫星天线所接收，经过卫星转发器放大和变换后，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。从地球站发射的信号到空间站（通信卫星）所经过的通信线路称为上行线路。从空间站（通信卫星）发射信号到地

球站所经过的通信线路称为下行线路。同样，地球站Ｂ也可以通过卫星向地球站Ａ发射信号来传递信息。

2.通信卫星的组成及功能

通信卫星由天线系统，通信分系统，遥测与指令分系统，控制分系统和电源分系统五部分组成。

（1）天线系统：分为两类，一类是遥测，遥控和信标天线，使卫星天线精确地指向地球上的覆盖区。一类是通

信天线，可分为全球波束天线，点波束天线和区域

波束天线。

（2）通信分系统：又称为转发器，起通信中继器的作用

（3）遥测与指令分系统：其功能是了解星内设备的工作情

况，对卫星的工作、位臵和姿态进行控制。

（4）控制分系统：有两种控制。一种是姿态控制，一种是位

臵控制。

（5）电源分系统：常用的电源有太阳能电池和化学能电池

3.地球站设备

地球站由天线系统，发射系统，接收系统，通信控制系统，终端系统和电源系统六部分组成。

主要性能要求如下

（1）工作频率范围宽。国际卫星通信组织工作在6/4ＧＨｚ

频段的地球站，其上下行的带宽均是５００ＭＨｚ（2）地球站的品质因素Ｇ／Ｔ高。Ｇ为天线增益，Ｔ为放大

器的等效噪声温度

（3）等效全向辐射功率的稳定度高

（4）频波频率的准确度和稳定度高

（5）互调引起的带外辐射及计生辐射的容许电平小

三、甚小天线地球站(VSAT)卫星网络系统

1.VSAT概述

“VSAT”是“VERY SMALL APERTURE TERMINAL”的缩写，即甚小孔径终端。由于源于传统卫星通信系统，所以也称为卫星小数据站或个人地球站，这里的“小”指的是VSAT系统中小站设备的天线口径小，通常为0.3m-2.4m。

VSAT是80年代中期利用现代技术开发的一种新的卫星通信系统，属于同步静止轨道通信系统，它通过卫星上的转发器来为