卫星通信原理PPT
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W
75~110
mm
110~300
μm
300~3000
14
来自百度文库
ITU 频率表示法
表示符号
VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF
频率范围
3~30kHz 30~300kHz 300~3000kHz 3~30MHz 30~300MHz 300~3000MHz 3~30GHz 30~300GHz 300~3000GHz
卫星电视与视频会议系统
1
第1章 卫星通信原 理
本章主要内容
• 无线电波; • 开普勒定律 ; • 对地静止轨道 ; • 卫星通信系统 ; • 卫星电视接收 ;
场地设计(作图题)解析
3
卫星业务的开始
❖ 自从1957年前苏联发射第一颗人造地球卫星以来,人造卫星即被广泛应 用于通信,广播,电视等领域。1965年第一颗商用国际通信卫星被送入 大西洋上空同步轨道,开始了利用静止卫星的商业通信。
4
卫星通信系统的组成
➢ 卫星
空中中继站的作用,即把地球站发上来的电磁波放大后再返 送回另一地球站
➢ 地球站
卫星系统与地面公众网的接口,地面用户通过地球站出入卫 星系统形成链路
5
卫星通信系统的组成-卫星
6
卫星通信系统的组成-地球站
7
卫星通信的主要优点
(1)通信范围大,只要卫星发射的波束覆盖的范围均 可进行通信。
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卫星轨道要素
➢长半轴 ➢偏心率 ➢平均近点角 ➢近地点幅角 ➢倾角 ➢升交点的右旋升交点赤经
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卫星按轨道分类(高度)
➢低高度卫星:H<5000km,T<4h; ➢中高度卫星:5000km<H<20000km,
4h<T<12h; ➢高高度卫星:H>20000km,T>12h。
24
卫星按轨道分类(倾角)
9
卫星业务的频率分配(区域)
➢ 区域1:欧洲、非洲、前苏联和蒙古 ➢ 区域2:南北美洲和格陵兰岛 ➢ 区域3:亚洲(除区域1中的地区之外)、澳大利亚和西南太平洋
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卫星业务的频率分配(业务)
➢ 卫星固定业务(FSS) ➢ 卫星广播业务(BSS) ➢ 卫星移动业务 ➢ 卫星导航业务 ➢ 卫星气象业务
物理原因 大气层中的大气、云、雨
主要影响对象 大约10GHz以上的频率
信号去极化 折射、大气层的多径 信号闪烁
反射多径、阻挡
降雨、冰晶
C和Ku频段的双极化系统(与系统 配置有关)
大气层中的大气
低仰角时的通信和跟踪
对流层和电离层的折射率起伏 对流层:10GHz以上的频率和低仰 角;
电离层:10GHz以下的频率
地表面、地球表面上的物体 卫星移动业务
传播时延、变化 系统间干扰
对流层、电离层 风管、散射、衍射
精确定时和定位系统,时分复用 多址接入(TDMA)系统
目前主要是C频段;降雨散射可能 会影响更高频率
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开普勒第一定律
➢ 卫星运行路线——椭圆 ➢ 质心始终在其中一个焦点上
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开普勒第二定律
➢ 相同时间扫过相同面积 ➢ 离地球越远,穿越给定距离所需时间越长
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全球卫星分布图
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卫星的地球日蚀
在春分点和秋分点前后,当太阳穿越赤道时,在 一段时间内卫星进入地球的阴影区。
日蚀从二分点(春分点或秋分点)之前23天开始 ,在二分点之后23天结束。
持续时间开始约10分钟,逐渐增加到最大值约72 分钟,然后逐渐减少为约10分钟。
在日蚀期间,太阳能电池不能工作,卫星的工作 必须要由电池供给。
➢赤道轨道卫星:i = 0 ° ; ➢极轨道卫星: i = 90 °; ➢倾斜轨道卫星: 0 °< i < 90 °。
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卫星按轨道分类(周期)
➢同步卫星:T=24h; ➢准同步卫星:T=24/N or 24N h; ➢非同步卫星:T<>24 or 24/N or
24N h。
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对地静止轨道
(1)卫星必须以与地球旋转相同的速度向东运动; (2)轨道必须是圆形的; (3)轨道的倾角必须为零度。
………
11
电磁波
场地设计(作图题)解析
12
卫星常用频段
频段 VHF UHF
L S C X
频率范围(GHz) 0.1~0.3 0.3~1.0 1.0~2.0 2.0~4.0 4.0~8.0 8.0~12.0
13
卫星常用频段
Ku
12.0~18.0
K
18.0~27.0
Ka
27.0~40.0
V
40.0~75
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开普勒第三定律
➢ 轨道周期的平方正比于两个球体之间平均距离的立方
a³= μ/ n²
20
嫦娥一号飞行示意图
场地设计(作图题)解析
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卫星相关术语
➢ 远地点 ➢ 近地点 ➢ 拱线 ➢ 升交点 ➢ 降交点 ➢ 交点线 ➢ 倾角 ➢ 星下点 ➢ 近地点幅角
➢ 平均近点角
离地球最远的点。 离地球最近的点。 穿过地球中心连接远地点和近地点的连线。 轨道从南向北穿过赤道面的点。 轨道从北向南穿过赤道面的点。 穿过地球中心连接升交点和降交点的连线。 轨道面和地球赤道面之间的夹角。 地球上处于卫星垂直下方的点。 在地球中心处卫星轨道面内卫星运动方向上测得的从升 交点到近地点的角度。 卫星相对于近地点的角位置的平均值。
(2)不易受陆地灾害影响。 (3)建设速度快。 (4)易于实现广播和多址通信。 (5)电路和话务量可灵活调整。 (6)同一信道可用于不同方向和不同区域。
8
卫星通信的主要缺点
(1)由于两地球站向电磁波传播距离有72000KM,信号到达有延迟。 (2)10GHZ以上频带受降雨雪的影响。 (3)天线受太阳噪声的影响。
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对地静止轨道
高度: hGSO = aGSO - aE = 42164 –6378 = 35786
注:这个值经常取为36000km。
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天线视角
概念:天线直接指向卫星所需要的方位角和仰角。 参数:三种参数确定地球站到对地静止轨道的视角。 (1)地球站的纬度 (2)地球站的经度 (3)星下点的经度(或称为卫星经度)
米制划分
万米波 千米波 百米波 十米波 米波 分米波 厘米波 毫米波 丝米波
c = ƒ·λ
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近似高度(km)
地球大气层的分层
自由空间 600 500 400 300
电离层 200 100 90
对流层 地球表面
场地设计(作图题)解析
冰晶层降雨
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卫星通信系统中的传输损耗
传输损耗 衰减和太空噪声的增加
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卫星的日凌中断
在春分点和秋分点前后,当卫星处于地球和太阳 之间,即太阳处于地球站天线的波束内,太阳就像一 个极大的噪声源,完全淹没了卫星的信号。