卫星通信新技术
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式中，R0为地球半径， R0 =6378km；θ为AB所对应 的圆心角（弧度）；he为通信卫星到地面的高度，单位
为km。上式说明， he越高，地面上最大通信距离越大。
第18章 卫星通信技术
（1） he =500km时，由公式求得S=4892km；
（2） he =35800km时，S=18100km。 由于卫星处于外层空间，即在电离层之外，地面 上发射的电磁波必须能穿透电离层才能到达卫星；同 样，从卫星到地面上的电磁波也必须穿透电离层，而 在无线电频段中只有微波频段恰好具备这一条件，因 此卫星通信使用微波频段。
第18章 卫星通信技术
道 轨
通信卫星1
止
地球
静
极
通信卫星3
通信卫星2
图18―3 全球卫星通信系统示意图
第18章 卫星通信技术
图中，每两颗相邻卫星都有一定的重叠覆盖区，
但南、北两极地区则为盲区。目前正在使用的国际通 信卫星系统就是按这个原理建立的，其卫星分别位于
大西洋、印度洋和太平洋上空。其中，印度洋卫星能
无线电通信。它可分为三种形式：
第18章 卫星通信技术
（1）地球站与宇宙站间的通信；
（2）宇宙站之间的通信； （ 3 ）通过宇宙站的转发或反射进行的地球站之间 的通信。 人们常把第三种形式称为卫星通信。宇宙站是指
地球大气层以外的宇宙飞行体（如人造卫星和宇宙飞
船等）或其它星球上的通信站。地球站是指设在地面、 海洋或大气层中的通信站，习惯上统称为地面站。
第18章 卫星通信技术
非同步卫星的运行周期不等于（通常小于）地球
自转周期，其轨道倾角、轨道高度、轨道形状（圆形 或椭圆形）可因需要而不同。从地球上看，这种卫星
以一定的速度在运动，故又称为移动卫星或运动卫星。
不同类型的卫星有不同的特点和用途。在卫星通 信中，同步卫星使用得最为广泛，其主要原因是：第 一，同步卫星距地面高达 35800km ，一颗卫星的覆盖 区（从卫星上能“看到”的地球区域）可达地球总面 积的40%左右，地面最大跨距可达18000km。因此只需 三颗卫星适当配置，就可建立除两极地区（南极和北 极）以外的全球性通信。如图18―3所示。
(3)按卫星离地面最大高度h的不同可分为：
①低高度卫星h<5000km； ②中高度卫星5000km<h<20000km； ③高高度卫星h>20000km。
第18章 卫星通信技术
(4) 按卫星与地球上任一点的相对位置的不同可分
为：同步卫星和非同步卫星。同步卫星是指在赤道上 空约 35800km 高的圆形轨道上与地球自转同向运行的 卫星。由于其运行方向和周期与地球自转方向和周期 均相同，因此从地面上任何一点看上去，卫星都是 “静止”不动的，所以把这种对地球相对静止的卫星 简称为同步（静止）卫星，其运行轨道称为同步轨道。
第18章 卫星通信技术
第18章 卫星通信技术
18.1 卫星通信的基本概念
18.2 通信卫星的种类 18.3 卫星通信系统分类 18.4 卫星通信的特点 18.5 卫星通信系统的组成及工作原理
18.6 空分多址（SDMA）
18.7 卫星通信新技术
第18章 卫星通信技术
18.1 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，在两个或多个地面站之间进行的通信过 程或方式。卫星通信属于宇宙无线电通信的一种形式， 工作在微波频段。 宇宙通信是以宇宙飞行体或通信转发体作为对象的
第1Байду номын сангаас章 卫星通信技术
A 地球 A E D B C 地球 R0
he 卫星
B
图18―1 卫星通信示意图
第18章 卫星通信技术
由图18―1可见，离地面高度为he的卫星中继站，
看到地面的两个极端点是 A 和 B 点，即 S 长度将是以卫 星为中继站所能达到的最大通信距离。其计算公式为
R0 S R0 Ro (2arccos ) (km) R0 he
覆盖我国的全部领土，太平洋卫星覆盖我国的东部地 区，即我国东部地区处在印度洋卫星和太平洋卫星的 重叠覆盖区中。
第18章 卫星通信技术
第18章 卫星通信技术
极轨道 倾斜轨道
北极
赤道轨道 道 道 赤
赤
图18―2 通信卫星轨道示意图
第18章 卫星通信技术
(2)按通信卫星的运行轨道可分为：
①赤道轨道卫星（指轨道平面与赤道平面夹角φ=0°）； ②极轨道卫星（φ=90°）； ③倾斜轨道卫星（0°<φ<90°）。 所谓轨道就是卫星在空间运行的路线。见图18―2。
电波进行反射来完成信号中继任务的。在20世纪50~60年
代进行卫星通信试验时，曾利用过这种卫星。
第18章 卫星通信技术
目前，几乎所有的通信卫星都是有源卫星，一般
多采用太阳能电池和化学能电池作为能源。 这种卫星装有收、发信机等电子设备，能将地面 站发来的信号进行接收、放大、频率变换等其它处理， 然后再发回地球。这种卫星可以部分地补偿在空间传 输所造成的信号损耗。
由于C波段的频段较宽，又便于利用成熟的微波中 继通信技术，且天线尺寸也较小，因此，卫星通信最 常用的是C波段。
第18章 卫星通信技术
18.2 通信卫星的种类
目前，通信卫星的种类繁多，按不同的标准有不同 的分类。下面我们给出几种常用的卫星种类。 (1) 按卫星的结构可分为：无源卫星和有源卫星两类。 无源卫星是运行在特定轨道上的球形或其它形状的 反射体，没有任何电子设备，它是靠其金属表面对无线
第18章 卫星通信技术
卫星通信是在地面微波中继通信和空间技术的基 础上发展起来的。微波中继通信是一种“视距”通信， 即只有在“看得见”的范围内才能通信。而通信卫星 的作用相当于离地面很高的微波中继站。由于作为中 继的卫星离地面很高，因此经过一次中继转接之后即 可进行长距离的通信。图18―1是一种简单的卫星通信 系统示意图，它是由一颗通信卫星和多个地面通信站 组成的。
第18章 卫星通信技术
目前大多数卫星通信系统选择在下列频段工作：
(1) UHF波段（400/200MHz）； (2) L波段（1.6/1.5GHz）； (3) C波段（6.0/4.0GHz）； (4) X波段（8.0/7.0GHz）；
(5) K波段（14.0/12.0；14.0/11.0；30/20GHz）。
为km。上式说明， he越高，地面上最大通信距离越大。
第18章 卫星通信技术
（1） he =500km时，由公式求得S=4892km；
（2） he =35800km时，S=18100km。 由于卫星处于外层空间，即在电离层之外，地面 上发射的电磁波必须能穿透电离层才能到达卫星；同 样，从卫星到地面上的电磁波也必须穿透电离层，而 在无线电频段中只有微波频段恰好具备这一条件，因 此卫星通信使用微波频段。
第18章 卫星通信技术
道 轨
通信卫星1
止
地球
静
极
通信卫星3
通信卫星2
图18―3 全球卫星通信系统示意图
第18章 卫星通信技术
图中，每两颗相邻卫星都有一定的重叠覆盖区，
但南、北两极地区则为盲区。目前正在使用的国际通 信卫星系统就是按这个原理建立的，其卫星分别位于
大西洋、印度洋和太平洋上空。其中，印度洋卫星能
无线电通信。它可分为三种形式：
第18章 卫星通信技术
（1）地球站与宇宙站间的通信；
（2）宇宙站之间的通信； （ 3 ）通过宇宙站的转发或反射进行的地球站之间 的通信。 人们常把第三种形式称为卫星通信。宇宙站是指
地球大气层以外的宇宙飞行体（如人造卫星和宇宙飞
船等）或其它星球上的通信站。地球站是指设在地面、 海洋或大气层中的通信站，习惯上统称为地面站。
第18章 卫星通信技术
非同步卫星的运行周期不等于（通常小于）地球
自转周期，其轨道倾角、轨道高度、轨道形状（圆形 或椭圆形）可因需要而不同。从地球上看，这种卫星
以一定的速度在运动，故又称为移动卫星或运动卫星。
不同类型的卫星有不同的特点和用途。在卫星通 信中，同步卫星使用得最为广泛，其主要原因是：第 一，同步卫星距地面高达 35800km ，一颗卫星的覆盖 区（从卫星上能“看到”的地球区域）可达地球总面 积的40%左右，地面最大跨距可达18000km。因此只需 三颗卫星适当配置，就可建立除两极地区（南极和北 极）以外的全球性通信。如图18―3所示。
(3)按卫星离地面最大高度h的不同可分为：
①低高度卫星h<5000km； ②中高度卫星5000km<h<20000km； ③高高度卫星h>20000km。
第18章 卫星通信技术
(4) 按卫星与地球上任一点的相对位置的不同可分
为：同步卫星和非同步卫星。同步卫星是指在赤道上 空约 35800km 高的圆形轨道上与地球自转同向运行的 卫星。由于其运行方向和周期与地球自转方向和周期 均相同，因此从地面上任何一点看上去，卫星都是 “静止”不动的，所以把这种对地球相对静止的卫星 简称为同步（静止）卫星，其运行轨道称为同步轨道。
第18章 卫星通信技术
第18章 卫星通信技术
18.1 卫星通信的基本概念
18.2 通信卫星的种类 18.3 卫星通信系统分类 18.4 卫星通信的特点 18.5 卫星通信系统的组成及工作原理
18.6 空分多址（SDMA）
18.7 卫星通信新技术
第18章 卫星通信技术
18.1 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，在两个或多个地面站之间进行的通信过 程或方式。卫星通信属于宇宙无线电通信的一种形式， 工作在微波频段。 宇宙通信是以宇宙飞行体或通信转发体作为对象的
第1Байду номын сангаас章 卫星通信技术
A 地球 A E D B C 地球 R0
he 卫星
B
图18―1 卫星通信示意图
第18章 卫星通信技术
由图18―1可见，离地面高度为he的卫星中继站，
看到地面的两个极端点是 A 和 B 点，即 S 长度将是以卫 星为中继站所能达到的最大通信距离。其计算公式为
R0 S R0 Ro (2arccos ) (km) R0 he
覆盖我国的全部领土，太平洋卫星覆盖我国的东部地 区，即我国东部地区处在印度洋卫星和太平洋卫星的 重叠覆盖区中。
第18章 卫星通信技术
第18章 卫星通信技术
极轨道 倾斜轨道
北极
赤道轨道 道 道 赤
赤
图18―2 通信卫星轨道示意图
第18章 卫星通信技术
(2)按通信卫星的运行轨道可分为：
①赤道轨道卫星（指轨道平面与赤道平面夹角φ=0°）； ②极轨道卫星（φ=90°）； ③倾斜轨道卫星（0°<φ<90°）。 所谓轨道就是卫星在空间运行的路线。见图18―2。
电波进行反射来完成信号中继任务的。在20世纪50~60年
代进行卫星通信试验时，曾利用过这种卫星。
第18章 卫星通信技术
目前，几乎所有的通信卫星都是有源卫星，一般
多采用太阳能电池和化学能电池作为能源。 这种卫星装有收、发信机等电子设备，能将地面 站发来的信号进行接收、放大、频率变换等其它处理， 然后再发回地球。这种卫星可以部分地补偿在空间传 输所造成的信号损耗。
由于C波段的频段较宽，又便于利用成熟的微波中 继通信技术，且天线尺寸也较小，因此，卫星通信最 常用的是C波段。
第18章 卫星通信技术
18.2 通信卫星的种类
目前，通信卫星的种类繁多，按不同的标准有不同 的分类。下面我们给出几种常用的卫星种类。 (1) 按卫星的结构可分为：无源卫星和有源卫星两类。 无源卫星是运行在特定轨道上的球形或其它形状的 反射体，没有任何电子设备，它是靠其金属表面对无线
第18章 卫星通信技术
卫星通信是在地面微波中继通信和空间技术的基 础上发展起来的。微波中继通信是一种“视距”通信， 即只有在“看得见”的范围内才能通信。而通信卫星 的作用相当于离地面很高的微波中继站。由于作为中 继的卫星离地面很高，因此经过一次中继转接之后即 可进行长距离的通信。图18―1是一种简单的卫星通信 系统示意图，它是由一颗通信卫星和多个地面通信站 组成的。
第18章 卫星通信技术
目前大多数卫星通信系统选择在下列频段工作：
(1) UHF波段（400/200MHz）； (2) L波段（1.6/1.5GHz）； (3) C波段（6.0/4.0GHz）； (4) X波段（8.0/7.0GHz）；
(5) K波段（14.0/12.0；14.0/11.0；30/20GHz）。