《现代通信网络(第3版)》教学课件—第九章 卫星通信网

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。 2 来自地面 通信线路
N
1 。2
发往地面 通信线路
N
地地球球站站AA
地地球球站站BB
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从地球站A发射的射频信号，传输到卫星时，卫星转发 器将其变成中频信号，并且进行适当的放大（也可以 对射频直接进行放大），然后再进行频率转换，变成 频率f2（如4GHz）的射频信号，经过发射机进行功率 放大，最后由天线转发下来。为了使比较强的转发信 号不至于通过转发器天线反过来干扰接收信号，转发 器发射载波频率与接收频率之间必须有足够的频差。
。
。。 地球站1
(a)
。 。。
地球站2
。
。
。 。。 地球站1
。
。
。 。 地球站。2 。 。 地球站3
（b）
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Biblioteka Baidu 通信转发器 卫星上的通信系统称为转发器或中继器，它实质
上是一部宽频带的收、发信机。卫星上可能有 若干个转发器，每个转发器覆盖一段频段。对 转发器的基本要求是工作可靠，附加噪声和失 真要小。 转发器是通信卫星的核心，它通常分为透明转发 器和处理转发器两种基本类型。
（4）监控管理分系统
监控管理分系统也称为监控中心，它的主要作用有两 个：一是在通信业务开通前，对系统的参数进行测试 与鉴定；二是在通信业务开展过程中，对系统的主要 参数，如转发器增益、卫星天线增益以及各地球站发 射的功率、射频频率和带宽等进行监视和管理。
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卫星通信线路传送原理
频率变换
发射机
接收机
卫星转发器转发下来的射频信号，到达地球站B。地球 站B接收到的信号强度就显得更加微弱。一般先经过低 噪声放大器加以放大，再变成（在下变频器中）中频 信号进一步进行放大
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发信站发送的信号只经一次卫星转发后就被接收站接收， 这种卫星通信线路叫作单跳单工卫星通信线路。固定发信 站发送的信号经过两次卫星转发后被固定接收站接收，这 种卫星通信线路叫作双跳单工卫星通信线路。对于静止轨 道GEO卫星，上行、下行线路的距离大约都是36000公里， 电磁波单跳传播时延约为270ms，双跳时延约为540ms
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透明转发器
所谓透明转发器是指它接收地面发来的信号后， 只进行放大、变频、再放大后发回地面，对信 号不进行任何加工和处理，只是单纯地完成转 发任务。
接收天线
发射天线
放大器
混频
接收 复用器
功率放大 器组
输出 复用器
本振 （a） 一次变频 13
处理转发器
在数字卫星系统中，常采用处理式转发器。其组 成方框图如图9-6所示。首先，接收到信号经微 波放大和下变频，变成中频信号再进行解调和数 据处理从而得到基带数字信号，然后再经调制、 上变频、放大后发回地面
处理器
接收天线
放大器
变频器
中放
解调
调制
变频器
倍频
本振
倍频
发射天线
高放
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第九章 卫星通信网 9.1卫星通信概述
9.2卫星通信多址连接方式
9.3 VSAT卫星通信系统 9.4 卫星移动通信系统
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卫星通信缺点
（1）通信时延较长 对于地球同步卫星而言，其离地面的距离为35786km，发
端信号经过卫星转发到收端地球站，传输时延可达 270ms。如果要再经另一颗卫星进行转接通话，时延更 长。 （2）通信链路易受外部条件影响 由于卫星通信的电波要通过大气层，所以其通信链路易 受外部条件如通信信号间的干扰，大气层微粒（雨滴 等）的散射、吸收，电离层闪烁，太阳噪声、宇宙噪 声的影响。 （3）存在星蚀和日凌中断现象。
第九章 卫星通信网
99..12卫卫星星通通信 信概多述址连接方式
9.3 VSAT卫星通信系统 9.4 卫星移动通信系统
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9.1卫星通信概述
卫星通信是是在地面微波中继通信和空间电子技 术的基础上发展起来的，优点：
o 具有通信距离远、覆盖范围广、性能可靠、容量大、不 受地理条件的约束、通信费用同距离无关等。
目前，卫星通信已在得到了广泛应用。随着太空 技术的进步和人类太空活动日趋频繁，未来卫星 通信将获得更大的发展。
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卫星通信的定义
卫星通信，指的是设置在地球上（包括地面、 水面和低层大气中）或太空中的无线电通信站 之间利用人造地球卫星作为中继站转发或反射 无线电波，在2个或多个通信站之间进行的通 信。
一个卫星的通信装置可以包括一个或多个转发器， 每个转发器能接收和转发多个地球站的信号。
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（2）地球站分系统 地球站分系统一般包括中央站（或中心站）和若干个
普通地球站。中央站除具有普通地球站的通信功能外， 还负责通信系统中的业务调度与管理，对普通地球站 进行监测控制以及业务转接等。 每个地球站都由天线、发射、接收、终端分系统及电 源、监控和地面设备组成，主要作用是发射和接收用 户信号。用户通过它们接入卫星线路，进行通信。地 球站有大有小，业务形式也多种多样。一般来说，地 球站的天线口径越大，发射和接收能力越强，功能也 越强。
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卫星通信网络的组成
空间分系统 下行
上行 上行
下行
跟踪遥测 指令站
跟踪遥测及指令分系统
技术控 制中心
监控站
监控分系统
卫星网 管理中心
地球站 监控站
地球站分系统 通信业务 控制中心
通信业务 控制中心
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（1）空间分系统
空间分系统即通信卫星。通信卫星由若干个转发 器、数副天线与位置和姿态控制分系统、遥测指 令分系统、电源分系统组成，其主要作用是转发 各地球站信号：接收来自地面的上行信号，进行 低噪声放大、变频后再进行功率放大，然后发回 地面。卫星通信中，为了避免同频干扰，上行信 号与下行信号频率是不相同的，通常，上行信号 频率高于下行信号。
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（3）跟踪遥测及指令分系统
跟踪遥测及指令分系统也称为监控站，它的主要作用 有两个：一是在卫星发射过程中，对卫星进行跟踪并 控制卫星准确进入轨道上的定点位置；二是在卫星正 常运行过程中，对其位置及姿态进行监视和控制。通 过接收卫星发来的信标和各种数据，经过分析处理， 再向卫星发出指令去控制卫星的位置、姿态及各部分 工作状态。
双工器
卫卫星星
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来自地面 通信线路 2
N
1 2
发往地面 通信线路
N
终端设备
多 。路
复 用
基
带
多 。路
复 用
发送设备
调
发
制
射
器
机
中频
解
接
调
收
器
器
接接收收设设备备
f1
f4
f3
f2
发送设备
天天
双 工
线线
馈馈
双
器
电电
工
设设
器
备备
。发
调
射
制
机
器
中频
。接
解
收
调
器
器
接接收收设设备备
终端设备
多 路 复 用
基
带
多 路 复 用