卫星通信原理讲解.ppt

2002年 计算机网络基础 杜煜 电子发烧友 电子技术论坛 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 ； 电磁波 嫦娥一号飞行示意图 1、卫星转发器 卫星转发器,是这样的设备，接收地面发射站发来的14GHz或6GHz的微弱的上行电视信号，经频率变换（一次变频、二次变频）为不同的下行频率12GHz或4GHz，再由技术处理放大到一定功率向地球发射，由卫星接收设备接收。 每一路音视频和数据通道都是由一个卫星转发器进行接收处理然后再传输，每一个转发器所处理的信号都有一个中心频率及一个特定的带宽，目前卫星转发器主要使用L、S、C、Ku和Ka频段。 2、水平极化、垂直极化 极化通常是指与电波传播方向垂直的平面内，瞬时电场矢量的方向。在极化波中，以地平线为准，当极化方向与地面平行时，称为水平极化。当极化方向与地面垂直时，称为垂直极化。 线极化：水平极化、垂直极化 圆极化：左旋极化、右旋极化 3、卫星天线 卫星天线的作用是收集由卫星传来的微弱信号，并尽可能去除杂讯。大多数天线通常是抛物面状的，也有一些多焦点天线是由球面和抛物面组合而成。卫星信号通过抛物面天线的反射后集中到它的焦点处。 卫星天线的类型 中心聚集天线 卡塞格伦天线：卡塞格伦天线亦称后馈式天线 偏馈天线：偏馈天线实际上是一个中心聚焦天线的一部分其焦点就是原中心聚焦天线的焦点。 天线举例 4、馈源 馈源的主要功能是将天线收集的信号聚集送给高频头（LNB），馈源在接收系统中的作用是非常重要的。 馈源的种类 锥形馈源 环形馈源 圆锥馈源 梯状馈源 5、LNB高频头 高频头（Low Noise Block）即下行解频器，其功能是将由馈源传送的卫星经过放大和下变频，把Ku或C波段信号变成L波段，经同轴电缆传送给卫星接收机。 单本振、双本振 单极化、双极化 单输出、双输出 LO（本振频率）：5150MHz（C-Band）、11300MHz（Ku-Band） 中星9号卫星技术参数 中星9号信号模式：ABS.S 中星9号属于中国直播卫星公司 中星9号参数：东经92.2度 中星9号发射由长城工业总公司负责 中星9号节目将包括国内各省卫星台+中央台节目 中星9号星：由阿莱尼亚公司造 转发器 4×54MHz + 18×36MHz 工作频率 发射17.3~17.8 GHz 接收11.7~12.2 GHz EIRP（峰值） 49.2－57.5 dBW G/T（全国波束） 全国大部 ≥ 0.0 dB/K 东部地区 ≥ 5.0 dB/K （区域波束）：波束覆盖区 ≥ 5 dB/K 信标频率 12199（左旋） 11701（右旋） 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。 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。 日凌从二分点（春分点或秋分点）之前6天开始，在二分点之后6天结束。 持续时间与地球站的纬度有关，一般最大中断时间约10分钟。 卫星通信系统 收发地球站 卫星通信网络的结构 星形 网格形 卫星通信体制 1）基带信号形式 模拟/数字、信源编码、信源调制、单路/多路、FDM/TDM、预加重、加密、差错控制等； 2）中频（或射频）调制制度 FM、PSK等； 3）多址联接方式 FDMA、TDMA、SDMA、CDMA等； 4）通道分配与交换制度 预分配（PA）、按需分配（DA）、随机分配（RA）、星上交换制度等。 双向卫星通信系统 卫星通信系统组成（一） 卫星通信系统组成（二） 卫星通信系统组成（三） 卫星通信系统组成（三） 口径天线 波导末端的开口面可以看成是一个简单的口径天线，它能够辐射由波导承载的高频电磁能量，同时也能够接收入射到波导口径处的电磁波能量。 常见的口径天线：喇叭天线、反射面天线。 卫星通信系统组成（三） 喇叭天线 作用：将波导口径平滑过渡到更大口径的天线，这样可以更有效地向空间辐射功率。 例：卫星上的辐射体、标量馈源 卫星通信系统组成（三） 抛物面天线 正焦馈源 偏焦馈源 卫星通信系统组成（三） 双反射面天线 卡塞格伦天线 格里高利天线 卫星通信系统组成（三） 卫星通信系统组成（三） 卫星通信系