通信卫星有效载荷技术

装。
WW系列产品
PV系列产品
环测公司的PV系列试验箱是专为满足所有的太阳 能/光伏测试要求而设计和生产，致力于提供最佳性 能。 PV 系列环测试验箱的可靠性、耐用性和优越性 能比较好。PV系列可以满足太阳能/光伏产品在严酷 温度湿度测试条件而设计的专用试验箱。
PV系列产品
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2018 2018
通信卫星有效载荷技术
汇报人：杨学
目录
Contents
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概论 转发器分系统
天线分系统 工作映射
1、概论
卫星通信系统基本概念
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站，转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进 行的通信。
卫星通信示意图
卫星通信系统
卫星通信系统由卫星、通信地球站、监控管理和测控网站四部分组成。
电源
电子枪
慢波电路
聚束系统
输入与输出耦合电 路
收集极
行波管
行波管是行波管放大器将微弱的微波输入信号放大到规定功率电平的部件。
行波管工作原理图
晶体管放大器
固态功率放大器由微波晶体管放大器和专用电源变换器两大部分组成。
固态功率放大器
晶体管放 大器
专用电源 变换器
小信号放大段
激励放大段
功率放大级
晶体管放大器工作原理
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输入功率范围内的最大相移
36MHz，54MHz，76MHz内群时延变化 电磁兼容性要求 鉴定温度范围 直流功耗 质量 寿命
功率放大器
通信卫星的功率放大器是通信卫星转发器末级的有源设备，它对通信转发信号做最后的功率放 大。通信卫星用功率放大器大致分两类，行波管放大器（TWTA）和半导体型的固态放大器（
空航天产品及其他相关产品零部件在高低
温湿热的环境下贮存、运输、使用时的适 应性试验。
美国环测公司
美国环测公司自 1979 年从一家环境试验箱的技术服 务型企业逐步发展成为一家业内占主导地位可以设计 、制造包括温度、湿度、振动、低气压、热冲击、微 型热冲击、温度老化、客户定制、液体冷却、空气温
度调制系统、符合SAE标准的沙尘箱、气体燃烧室、
运行。
卫星通信的发展
中国卫星通信简史
1970年，我国发射成功第一颗人造地球卫星“东方红1号”。 1972年，北京、上海建设4座大型地球站。
1975年，第一个试验性卫星通信工程开始全面实施。
1984年，成功发射第一颗试验通信卫星 1986年第一颗实用通信卫星发射成功 当前，我国公用卫星通信网和各部门的专用卫星通信网已经建立完善。
，增益为15-18db，一般作为通信用途
，点波束天线的波束比全球波束窄的多 ，但是增益高，辐射的区域比全球波束 小得多。如果地面要求覆盖的区域形状 不规则，就要用到区域波束天线。
卫星天线系统
卫星天线系统示意图
天线分系统
目前在通信卫星上主要应用喇叭天线和反射面天线。对覆球波束和宽波束多采用喇叭天线，对窄 波束和成形波束多采用反射面天线。
通 信 卫 星 的 组 成
通信卫星的组成
通 信 卫 星 的 组 成
通信卫星有效载荷系统
接收机
分路、转接及处理设 备
发射机 转发器分系统
分路、转接设备
合成、转接设备
接收天线
发射天线
天线分系统
自地面
去地面
2、转发器分系统
转发器分系统
转发器负责将天线分系统收到的信 源地球站信号进行处理、放大，再 送回天线分系统，发回目的地球站 。实际上是一部高灵敏度的宽带收 发信机。其职能就是以最小的附加 噪声和失真以及尽可能高的放大量 来转发无线信号。
EA系列产品
WW系列产品
该系列试验箱主要用于焊接结构的步入 和驶入试验。环测公司WW系列步入式 / 驶入式试验箱可具有无与伦比的坚固 和耐久性。一体化焊接倾斜底板更利于 水等液体的排放。测试空间焊缝为连续 整体焊接，从而保证了更宽广的温度和 湿度范围。一体化底板非常易于安装。 超大型试验箱可在现场进行整体焊接安
⑤通信链路稳定可靠，传输质量高。
缺点： ① 通信卫星使用寿命较短。
② 存在日凌中断和星蚀现象。
③ 有较大的信号传输时延和回波干扰。
卫星通信系统轨道
卫星通信系统按照工作轨道区分，卫星通信系统一般分为低轨道卫星通信系统(LEO)、中轨道卫星 通信系统(MEO)、高轨道卫星通信系统(GEO)三种。
卫星通信系统的发展趋势
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输出频率范围
转换频率 任意5℃内或鉴定温度范围内转换频率最大变化 寿命周期内转换频率最大变化 相位噪声谐密度最大值 增益 36MHz，54MHz，76MHz内增益最大变化 任意10℃内增益最大变化 寿命周期和使用温度范围内增益最大变化 鉴定温度范围内最大增益斜率 输入功率范围 过激励能力 等幅双波每载波与三阶互调比最小值，每载波-53dBm输入
2017年8月16日，我国长征二号丁运载火箭
将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射
升空，在世界上首次实现了卫星和地面之间的 量子通信，
墨子号量子通信卫星
通信卫星
通信卫星是在地球上，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，用于这一目的的人 造卫星称为通信卫星。地球上 的无线电收发通信站称之为卫 星通信地球站。
1957年，前苏联发射了第1颗LEO卫星-Sputnic（美苏太空竞赛的导火索）
1962年，美国第一次发射了真实实用通信卫星（Telstar/MEO） 1965年，第一颗商业通信卫星（INTELSAT-1）进入静止轨道 1990-2000年，引入卫星直播音频（DAB）业务 2000-2005年，引入宽带个人通信，Ka频段系统得到迅速发展，多个LEO和MEO卫星系统投入
骨干网络，也包括用于提供用户直接接入；
6、微小卫星和纳卫星将广泛应用于数据存储转发通信以及星间组网通信。
卫星通信的发展
卫星通信简史
1945年，英国《Extra-Terrestrial Ralays》一文中提出利用3颗静止卫星覆盖全球的设想。 1945年到1964年间，曾经先后利用月球、气球、铜针偶极子带作为中继，进行电话点式传输试验
SSPA ）
类型 优点 行波管放大器 单级放大倍数高、带宽高、 效率高、可承受的工作环 境温度高 寿命低、非线性特性比较 差、高压电源可靠性差 固态放大器 体积小、质量轻、线性度 好、可靠性高
缺点
功率低、带宽较窄
行波管功率放大器
行波管功率放大器主要由行波管和电源两大部分组成。
行波管功率放大器
行波管
多腔多耦合结构滤波器
带通滤波器
外均衡通道滤波器
自均衡通道滤波器
输出多工器
输出多工器位于各高电平功率放大器的后面，它把经功率放大器放大后的各通道信号重新合并 到一起，除去谐波和杂波后，送到天线馈源系统。
3、天线分系统
通信卫星天线分系统
通信卫星的天线分系统要求具有体积小 、重量轻、耗电省、便折叠和展开等特 点。其重要指标包括指向精度、频带宽 度、形式转接能力等。
铱星系统简介
铱星系统属于低轨道卫星移动通信系统，由
Motorola提出并主导建设，由分布在6个轨
道平面上的66颗卫星组成，这些卫星均匀的 分布在6个轨道面上，轨道高度为780 km。 主要为个人用户提供全球范围内的移动通信， 采用地面集中控制方式，具有星际链路、星上 处理和星上交换功能。
中国量子通信卫星
通信 卫星
通信卫星的组成
通信卫星
转发器分 系统
通信天线 分系统
结构分系
统
电源分系
统
热控分系
统
控制分系
统
遥测指令 分系统
推进分系
统
对地球站发 来的信号进 行接收、放 大、变频等 处理后，并 经功率发达 后转发会地 面
用于从 服务区 接收上 行信号 ，向服 务区发 送下行 信号
卫星平台
有效载荷
通信卫星的组成
喇叭天线
反射面天线
4、工作映射
气候模拟箱
环境试验箱是用科技的手段模拟出自然环 境气候，对现代工业品所造成的破坏性， 环境试验箱的代表试验有：低压（高空） 试验、高温试验、低温试验、热冲击试验 、太阳辐射（日照）试验、淋雨试验、防 潮试验、防霉试验、盐雾试验、沙尘试验 等。可用于仪器仪表材料、电工、电子产 品、家用电器、汽摩配件、化工涂料、航
卫星天线
全向天线
用于遥控、遥测和信标信号，接收地面 的指令及向地面发送遥测数据。这种天 线常用鞭状、螺旋形、绕杆式或套筒偶 极子天线，属于高频或甚高频天线
卫星天线
定向天线 用于通信的微波定向天线，根据波束宽 度不同分为全球波束天线、点波束天线 、区域波束天线三种。
各种波束天线
全球波束天线的波束宽度约为17°~18°
能及足够低的噪声系数，是星载通信系统产生增益的主要分机之一。它经历了由二次变频到一
次变频的发展。
微波接收机原理
微波接收机由微波通道、本振微波源、接收机电源三部分组成。
微波接收机的性能
通信卫星微波接收机的性能可以用24项主要指标来描述
序号 1 2 项目 噪声系统 输入频率范围 序号 16 17 项目 虚假信号输出电平 高阶变频产物电平
卫星通信系统
卫星通信包括上行链路和下行链路两部分组成。上行链路指从地球站发射信号到通信卫星所经过 的通信路径；下行链路指通信卫星 将信号转发到其他地球站的通信路径。
卫星通信的特点
卫星通信的优点： 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。
汽车行业测试系统、驶入仓、环境模拟仓以及强制空 气高温炉等几乎全系列的环境试验系列产品的公司。
EA系列产品
产品特点：
双路空气循环系统，配置坚固不锈钢轴瓦
镍铬合金线加热元件，配备超温熔断保护装置 可控硅开关
前置全开门
加强型密封锁紧轮 8英寸（20.32厘米）厚箱壁 内承压结构 EAH系列基于内承压结构来设计制造。EA系列可以基于外承压结构来设计制造。 固态高度传感器 ETL（UL STD 508A)认证的主配电板 Solutions Plus 编程器/控制器 设定值和温度值数字化显示 浸入时间保证和自动保持功能
晶体管放大器是将微弱的微波输入信号放大到规定输出电平的部件
功率放大 隔离器
电平监测 隔离器
小信号 放大器
隔离器
激励放大
转发器多工器
在转发器分系统中，需要配置输入多工器和输出多工器对频率不同的信号进行分路和合成，实 现通信通道化。所以多工器分为输入多工器和输出在转发器系统中，输入多工器常置于包括低噪声放大器、变频器和低电平功率放大器的宽带接 收机之后，把接收机输出的宽带信号分成若干窄带通道信号，逐个进行功率放大，实现通信卫 星的通道化。输入多工器的电性能主要决定通道中的带通滤波器。
未来卫星通信系统主要有以下的发展趋势： 1、地球同步轨道通信卫星向多波束、大容量、智能化发展； 2、低轨卫星群与蜂窝通信技术相结合、实现全球个人通信； 3、小型卫星通信地面站将得到广泛应用； 4、通过卫星通信系统承载数字视频直播(DvB)和数字音频广播(DAB)； 5、卫星通信系统将与IP技术结合，用于提供多媒体通信和因特网接入，即包括用于国际、国内的
转发器的分类
转发器按照信号处理方式，可分为透明转发器和处理性转发器。 转发器
透明转发
处理型转 发器
器
单变频转发器
双变频转发器转发器
星上交换型
加密型
转发器的分类
卫 星 转 发 器 组 成 方 框 图
转发器的组成
微波接收机
微波接收机是通信转发器中的宽带设备，星载微波接收机接收微弱的上行信号，具备低噪声性