通信工程師初級(jí)考試衛(wèi)星通信系統(tǒng)

13.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)

衛(wèi)星通信是當(dāng)今通信領(lǐng)域中的一個(gè)重要組成部分，是現(xiàn)代通信技術(shù)、算機(jī)技術(shù)結(jié)合的重要成果。近30年來，衛(wèi)星通信在國(guó)際通信、國(guó)內(nèi)通信、視等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本節(jié)主要介紹衛(wèi)星通信的基本概念、特點(diǎn)、VSAT網(wǎng)。

　　13.4.1 衛(wèi)星通信概述

1.衛(wèi)星通信的基本概念

衛(wèi)星通信是指地球上的無線電通信站之間利用空中的人造地球衛(wèi)星做微波中繼站進(jìn)行的通信，通信衛(wèi)星就是用于通信的人造同步地球衛(wèi)星。通信衛(wèi)星中裝有微波轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，它接收衛(wèi)星地面站發(fā)射上去的微弱信號(hào)，經(jīng)變頻與放大等信號(hào)變換后轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè)地面站。從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信。

一顆同步通信衛(wèi)星天線輻射的微波信號(hào)大約能榭蓋地球上三分之一的區(qū)域，三顆地球同步通信衛(wèi)星天線輻射的微波信號(hào)可以覆蓋地球上所有的衛(wèi)星地球站，很容易地實(shí)現(xiàn)全球通信。同步通信衛(wèi)星位于地球赤道上空35800km髙的圓形軌道上且其運(yùn)行方向和速度與地球自轉(zhuǎn)的方向和速度完全一致，因而同步通信衛(wèi)星相對(duì)地球來說是靜止不動(dòng)的。

通信衛(wèi)星與衛(wèi)星地球站之間相距遙遠(yuǎn)，兩者的接收信號(hào)度十分微弱，要實(shí)現(xiàn)有效的衛(wèi)星通信，必須利用先進(jìn)的空間電子技術(shù)、信號(hào)傳輸時(shí)延控制技術(shù)、衛(wèi)星姿態(tài)的控制技術(shù)等技術(shù)。

由于電磁波在空間的傳播損耗很大，需要采用高增益的天線、大功率發(fā)射機(jī)、低噪聲接收機(jī)和高靈敏度的調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備。并且空中的電子環(huán)境復(fù)雜多變，通信系統(tǒng)必須克服高低溫差大、宇宙輻射強(qiáng)等不利因素，衛(wèi)星設(shè)備必須采用特制的、能適應(yīng)空間環(huán)境的材料，由于衛(wèi)星造價(jià)高，高可靠度設(shè)計(jì)是十分必要的。

由于衛(wèi)星通信信號(hào)傳播路徑的影響，信號(hào)傳輸存在明顯的時(shí)延，對(duì)于一些實(shí)時(shí)性要求較嚴(yán)格的業(yè)務(wù)來說，必須采取措施解決時(shí)延帶來的影響。

空間的環(huán)境復(fù)雜多變，衛(wèi)星軌道可能出現(xiàn)漂移，姿態(tài)可能偏轉(zhuǎn)，由于衛(wèi)星離地遠(yuǎn)，衛(wèi)星輕微漂移和姿態(tài)的偏轉(zhuǎn)可能造成地面接收信號(hào)的很大變化，衛(wèi)星的精確姿態(tài)控制是衛(wèi)星通信中必須解決的問題。

2.衛(wèi)星通信的特點(diǎn)

衛(wèi)星通信與其他通信方式相比，有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

①通信距離遠(yuǎn)，建站成本與通信距離無關(guān)。衛(wèi)星通信目前仍是遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)洋通信的主要手段。

②組網(wǎng)靈活，以廣播方式工作，便于實(shí)現(xiàn)多址連接。在衛(wèi)星所覆蓋的通信區(qū)域內(nèi)，所有的地球站都可以利用衛(wèi)星作為中繼站進(jìn)行相互間的通信。可以很容易實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)到多點(diǎn)的多址聯(lián)接，即多址通信。

③通信容量大，能傳送的業(yè)務(wù)類型多。衛(wèi)星通信工作在米波至毫米波范圍內(nèi)，可用帶寬在575MHz以上，加上多種頻分復(fù)用技術(shù)及電磁波極化技術(shù)，大大提髙了衛(wèi)星通信的通信容量。

④通信線路質(zhì)量穩(wěn)定可靠。衛(wèi)星通信的電磁波主要在大氣層以外的宇宙空間傳播，而宇宙空間可以看作是均勻介質(zhì)，電波傳播比較穩(wěn)定，且不受地形、地物的影響，傳輸質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

⑤機(jī)動(dòng)性好。衛(wèi)星通信不僅用于大型地球站之間的遠(yuǎn)距離通信，而且還可用于車載、船載、地面小型終端、個(gè)人終端以及飛機(jī)提供通信，能迅速組網(wǎng)，在短時(shí)間內(nèi)將通信延伸至新的區(qū)域。

盡管衛(wèi)星通信具有很大的優(yōu)越性，但也存在著某些不足。

①兩極地區(qū)為通信盲區(qū)，高緯度地區(qū)通信效果不好。

②衛(wèi)星的發(fā)射、測(cè)控技術(shù)比較復(fù)雜。

③存在日凌中斷和星蝕現(xiàn)象。在每年春分和秋分前后數(shù)日，太陽(yáng)、衛(wèi)星和地球在同一直線上，因太陽(yáng)千擾太強(qiáng)，每天會(huì)造成幾分鐘通信間斷稱為日凌中斷。而當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入地球陰影區(qū)曰，造成衛(wèi)星日蝕，稱為星蝕，這種情況也會(huì)對(duì)通信造成影響。

④抗千擾性能差。任何一個(gè)地面站，發(fā)射功率的強(qiáng)度和信息質(zhì)量都可造成對(duì)其他地球站的影響。人為因素可以使轉(zhuǎn)發(fā)器功放達(dá)到飽和而中斷通信。

⑤保密性能差。衛(wèi)星通信具有廣播特性，不利于信息傳輸?shù)谋Ｃ苄?。衛(wèi)星通信的保密只有依靠信息自身的加密。

⑥通信時(shí)延長(zhǎng)。地球站一衛(wèi)星一地球站的傳播時(shí)延高達(dá)270ms。

3.衛(wèi)星通信的工作頻段

衛(wèi)星通信工作頻段的選擇是一個(gè)十分重要的問題，它直接影響到整個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的通信容量、質(zhì)量、可靠性、設(shè)備的復(fù)雜程度和成本的高低，并且還將影響到與其他通信系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。

目前考慮到各種傳輸因素的影響，衛(wèi)星通信工作頻段選擇如表13-4所示。

衛(wèi)星通信在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，其工作頻段選擇在1-10GHz范圍內(nèi)最佳。而最理想的工作頻率在6.0/4.0GHZ附近，該頻段帶寬較寬，便于利用較成熟的微波中繼通信技術(shù)，而且由于工作頻率較高，天線尺寸也較小。H前固定業(yè)務(wù)使用的頻段多為C波段和Ku波段。

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