卫星通信基本原理教学内容

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。
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）；
低放
路 噪大
下 行 变 频
径 声器 器
中 频 滤 波 器
解 调 器
收处 基理 带器
L N A
D C
F
DB ED MU
基 带 出
射频线路 中频线路 卫星无线电线路
演讲者：曹兰兰 董泽敏
ppt制作：高飞 甘永康 资料收集：冯敏敏、董婷 、曹家豪、 崔稳娟、关绮静、胡霞、孔祥、何岳嵩、胡歆格
谢谢大家
(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）。
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。
通信卫星的轨道
➢ 卫星运行的轨迹和趋势称为卫星运行轨道；其 轨道近似于椭圆或圆形，地心就处在椭圆的一 个焦点或圆心上
行长距离的通信。图1 . 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
。
卫星通信示意图
地球 B
A
C
E
D
A
R0
he
地球 B
卫星
图1.1 卫星通信示意图
由图1. 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
SR 0R o(2arccosR 0R 0he) (km )
的为。k圆m式心。中角上，（式R弧说0为度明地），球；半hhe径e为越，通高信，R0卫地=星面63到上78地最km面大；的通θ高为信度A距B，离所单越对位大应
（1） he =500km时，由公式求得S=4892km；
（2） he =35800km时，S=18100km。
➢ 可自发自收进行监测
➢ 机动灵活
➢ 设备复杂，有时延
➢ 要解决星蚀及空间干扰问题
卫星通信的应用范围
➢ 长途电话、传真 ➢ 电视广播、娱乐 ➢ 计算机联网 ➢ 电视会议、电话会议 ➢ 交互型远程教育 ➢ 医疗数据 ➢ 应急业务、新闻广播 ➢ 交通信息、船舶、飞机的
航行数据及军事通信等
卫星Байду номын сангаас信系统的基本组成
空间分系统 通信地球站系统
测控管理分系统 跟踪遥测指令分系统
卫星通信系统的基本组成
➢ 空间分系统
➢ 即通信卫星，起无线电中继站作用，主体是通信装置，包括一个或多 个转发器（微波收、发信机）和天线，保障部分星体上的遥测指令、 控制系统和能源装置等
➢ 监控管理分系统
➢ 对定点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的监测和控制（如对转 发器功率、卫星天线增益、各地球站发射功率、带宽等参数进行监控）
➢ 跟踪遥测指令分系统
➢ 对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入静止轨道上的指定位置；定期 对卫星进行轨道修正和位置保持
卫星通信系统的基本组成
➢ 地球站
是微波无线电收、发信台（站），用户通过他们接入卫星线路
典型的地球站示意图：
天线、馈源设备
接收设备 发射设备
跟踪伺服设备
电源设备
信道 终端 设备
电源设备
➢ 可以承载多种通信业务
➢ 是当今社会重要的通信手段之一
卫星通信基本概念
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
卫星通信网络的结构
➢ 各卫星通信系统都有一定的网络结构，如星形、网 格形或混合形
中心站
星形
网格形
系统工作过程
发送站一个已调载波通路
发处 基理 带器
调 制 器
中上 频行 滤变 波频 器器
功 率 放 大 器
上 行 空 间 路 径
基 带 入
B D U
M
F
U C
H P A
接收站一个已调载波通路
下
行
空 间
➢ 按照轨道平面与赤道平面的夹角i（轨道倾角） 的不同，地球卫星的轨道有赤道轨道（i=0º）、 极轨道（i=90º）、倾斜轨道（0º<i<90º）之分
通信卫星的轨道
卫星通信的特点
➢ 覆盖区域大，通信距离远，通信成本与通信距离无 关
➢ 以广播方式工作，便于实现多址联接，组网方式灵 活
➢ 通信容量较大，能应用的业务种类多
简述卫星通信的原理
第三小组
演讲者：曹兰兰 董泽敏
➢ 卫星通信原理
主要内容
➢ 典型卫星通信系统简介
卫星通信定义
➢ 卫星通信，简单的说就是地球上（包括地面、 水面和低层大气中）的无线电通信站之间利用 人造卫星作为中继站转发或反射无线电波，以 此来实现两个或多个地球站之间通信的一种通 信方式
➢ 无线通信方式