[工學(xué)]衛(wèi)星通信基本原理(編輯修改稿)
2025-05-11 00:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 帶出 處理器發(fā)基帶 調(diào)制器 中頻濾波器 上行變頻器 功率放大器 放大器低噪聲 下行變頻器 中頻濾波器 解調(diào)器 處理器收基帶 射頻線路 中頻線路 衛(wèi)星無線電線路 上行空間路徑 下行空間路徑 發(fā)送站一個已調(diào)載波通路 接收站一個已調(diào)載波通路 37 衛(wèi)星通信使用頻率 ? 電波應(yīng)能穿過電離層，傳輸損耗和外部附加噪聲應(yīng)盡可能小 ? 有較寬的可用頻帶，盡可能增大通信容量 ? 較合理的使用無線電頻譜，防止各宇宙通信業(yè)務(wù)之間及與其它地面通信業(yè)務(wù)之間產(chǎn)生相互干擾 ? 通信采用微波頻段（ 300MHz300GHz） 38 衛(wèi)星通信使用頻率 ? C頻段（ ) ? Ku頻段 () ? Ka頻段 (1840GHz) ? L頻段 () ? 其他頻段 (UHF,S,X,Q,V) 39 常用工作頻段 ? 也有如下的頻段劃分： UHF（特高頻）： SHF（超高頻）： 330GHz EHF（極高頻）： 30300GHz 頻段 上行頻率 下行頻率 簡稱 Cband 6/4G Kuband 14/11G Kaband 30/20G 40 另一種頻段劃分 頻率劃分 頻率范圍 帶寬 應(yīng)用 UHF L 200400MHz 47MHz 軍用 商用 SHF C 6/4GHz 800MHz 商用 X 8/7GHz 500MHz 軍用 Ku 14/12GHz 500MHz 商用 Ka 30/20GHz 2500MHz 軍用 1000MHz 商用 EHF Q 44/20GHz 3500MHz 軍用 v 64/59GHz 5000MHz 軍用 41 C波段與 Ku波段的比較 ? C波段 ? 資源較豐富 ? 易受地面干擾 ? 天線口徑較大 ? 不受天氣影響 ? Ku 波段 ? 資源較為緊張 ? 不易受到干擾 ? 天線口徑較小 ? 在地球站和天線一定時波束較窄 ? 在濃云、密霧、暴雨等惡劣天氣情況下，信號損耗較大 42 星蝕及日凌中斷 ? 星蝕： ? 所有靜止衛(wèi)星在每年春分和秋分前后各 23天中，當(dāng)星下點（衛(wèi)星與地心連線同地球表面的交點）進(jìn)入當(dāng)?shù)貢r間午夜前后，衛(wèi)星、地球和太陽共處在一條直線上，衛(wèi)星進(jìn)入地球陰影區(qū)而造成星蝕；此時一般靠星載蓄電池來供給能源 ? 衛(wèi)星位置西移 1186。，星蝕開始時間可推遲 4分鐘，東移 1186。則可提前 4分鐘 43 星蝕及日凌中斷 ? 日凌中斷： ? 在每年春分秋分前后，當(dāng)衛(wèi)星星下點進(jìn)入當(dāng)?shù)刂形缜昂髸r，衛(wèi)星處在太陽和地球中間，天線在對準(zhǔn)衛(wèi)星的同時也會對準(zhǔn)太陽，會因接收到強大的太陽熱噪聲而使通信無法進(jìn)行，稱為日凌中斷（每次延續(xù)約 6天）；月亮也會引起類似問題，但其噪聲比太陽小的多，不會造成中斷 ? 每天出現(xiàn)中斷的最長時間與天線口徑、工作頻率有關(guān) 44 星蝕及日凌中斷示意圖 45 位置保持 ? 靜止通信衛(wèi)星會因受地球、月球、太陽及其它星球的引力作用而發(fā)生漂移；其中，太陽和月球的引力使靜止衛(wèi)星在南北方向上緩慢漂移，而地心引力的不均勻會導(dǎo)致衛(wèi)星瞬時速度的起伏，使其在東西方向上漂移。 ? 通常衛(wèi)星上裝有用于位置保持的噴氣推進(jìn)器，并備有動力原料，通過地面測控站定期控制推進(jìn)器的工作，修正衛(wèi)星的軌道位置，保證其位置精確度在要求范圍內(nèi)。 46 姿態(tài)穩(wěn)定 ? 靜止通信衛(wèi)星在太空中需要以正確的姿態(tài)面隊地球并保持穩(wěn)定，以保證星上定向輻射的通信天線照射到地球上的通信區(qū)域，太陽能電池板能良好的采集陽光等。 ? 常用的姿態(tài)控制方法有 自旋穩(wěn)定 三軸穩(wěn)定 47 極化（一） ? 天線的輻射場通常是橫電磁波，即沒有與傳播方向平行的（縱向）電磁場分量；利用直角坐標(biāo)系可將電場分解為 Ex和 EY分量（ z為傳播方向）； ? 直線極化波：電場的水平與垂直分量的相位相同或相差 1800，即合成電場的大小隨時間變化，但方向總保持在一直線上； ? 當(dāng)電波只含水平（與地面平行）分量時稱為水平線極化波；只含垂直分量時稱為垂直線極化波。 48 極化（二） ? 電場的水平分量和垂直分量振幅相等，但相位相差900或 2700的稱為圓極化波，即電場的大小不變，方向隨時間在圓上以射頻角速度 ω 旋轉(zhuǎn)； ? 若面向電磁波傳去的方向，電磁矢量為順時針方向旋轉(zhuǎn)，稱為右旋極化波
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