现代通信技术-卫星CH

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1、第七章      卫星通信系统7.1   通信卫星7.2地球站系统7.3传输线路的计算本章主要内容7.1   通信卫星7.1.1卫星的分类1、按轨道距地面的高度分①低轨道(LEO)卫星，卫星轨道距地面的高度h1500km；movie②中轨道（MEO）卫星，卫星轨道距地面的高度为8000kmh<12000km；(EllipticalOrbits)③高轨道（HEO）卫星，卫星轨道距地面的高度h20000km。2、按运转周期分①静止轨道（GSOGEO）卫星，公转周期约为24小时，与地球自转周期相同；(GEO)②准静止卫星，公转周期为24小时/N，

2、其中N=2，3，4，……；③非静止卫星，公转周期为其它值。7.1.1卫星的分类（C1）3、按轨道倾角分：①赤道轨道卫星，卫星运行轨道与地球赤道平面重合；②极地轨道卫星，卫星运行轨道与地球赤道平面垂直；(PolarOrbits)③倾斜轨道卫星，卫星轨道平面与赤道面夹角成锐角。7.1.1卫星的分类（C2）4、按卫星的质量分：巨卫星：m>3500kg大卫星：3500kg≥m>1500kg中卫星：1500kg≥m>500kg小卫星：500kg≥m>100kg微卫星：100kg≥m>10kg纳卫星：m≤10kg5、按卫星的用途分：空间探测卫星、气象卫星、资源

3、勘察卫星、导航卫星、军事卫星等7.1.2卫星的轨道1、卫星覆盖地球制式(1)  随机卫星制在距地面几千~几万km上空布放多颗卫星，而地球站设有至少两副天线分别跟踪不同的卫星。因此地球站设备复杂、庞大。(2)相位制卫星在低轨道上（LEO）均匀配置10个左右的卫星供地球站交替使用。(3) 静止卫星是最经济、实用的一种卫星通信制式。静止轨道卫星的优、缺点优点：①地球站接收天线容易对准卫星，同时天线的跟踪系统比较简单，地球站的成本低。②卫星与地球站的相对位置固定，多普勒频移可以忽略。③服务区域面积较大，一颗静止同步卫星可以覆盖大约地球表面的40%左右。④通

4、信连续，通信过程中不需要频繁更换卫星。⑤信道的绝大部分处在地球外层空间，大气层只占信道很小一部分，外层空间信道性能稳定，通信质量高。缺点：静止卫星也存在一些缺点，除了存在6.1.2节所提及的缺点外，由于静止轨道只有一条，为了避免互相干扰，要求静止卫星间隔的角度为2左右，则在静止同步轨道上一共能容纳卫星的数量不会超过200颗。非静止轨道卫星的特点优点：①由于卫星轨道高度低，链路传播损耗小，有利于系统为手持移动终端用户提供服务。②传输延时小，对话音通信不存在回声问题；实时性较好。③采用极地轨道或大倾角轨道时，可以为高纬度地区提供服务。④可利用多普勒频

5、移进行定位。⑤星座能够对用户提供多重覆盖。因此可以采用分集接收技术，同时星座中的个别卫星失效，系统仍可运行。缺点：由于一颗卫星不能对某一地区进行连续覆盖，必须利用多卫星构成星座。星座中任一颗对地面的覆盖时间都是有限的，为保证通信的连续性，可能需要切换，技术复杂。存在多普勒频移问题。2、运动轨道由万有引力定律：F=GMm/R2=m/R2（7-1）卫星围绕地球在赤道平面内作匀速圆周运动，设它在轨的切线速度为，则它受到的对地球向心力为F=mv2/R=GMm/R2=m/R2（7-2）而静止卫星在轨的切线速度为v=2R/T（7-3）又已知：公转周期

6、(恒星日)：T=23小时56分4.09秒=86164.09秒地球赤道的平均半径：RE=6378.14kmR=RE+h（7-4）范艾伦辐射带（VanAllenRadiationBelts）的影响（3700km和18500km处达到峰值）（Echo-1失效）可求出静止卫星距地面（星下点）的高度h可由开普勒三定律描述3.卫星的摄动及在轨姿态变化摄动定义:由于某些因素的影响，卫星轨道会发生偏离开普勒定律所确定的理想轨道的现象。造成摄动的因素①太阳和月球及其它行星的引力场。这些引力场会使卫星产生转矩，并造成卫星轨道的倾斜和漂移。②地球引力场的不均匀。③地球

7、大气阻力。④太阳辐射压力。⑤地球磁场对带电卫星的作用等。后果（对通信的影响）导致卫星姿态变化卫星通信的影响非常严重，使地球站天线与卫星天线的指向精度产生较大误差，严重时会造成通信中断，必须对卫星采取相应的姿态及位置控制措施，使卫星姿态及位置误差始终保持在允许范围内。4.静止卫星的观察参数方位角仰角方位线星下点M地球站的位置参数经度纬度偏离角∠MSD表示5.静止卫星的覆盖区和可通信区覆盖区=0可通信区>5总结how_satellites_work7.1.3静止卫星的发射1.进入暂停轨道2.变换到过渡轨道3.变换到漂移轨道4.进入静止轨道发

8、射过程how_satellites_are_launched7.1.4通信卫星的基本技术参数GT天线增益2.卫星覆盖波束分