第5章-星载和地球站设备.ppt

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1、第5章星载和地球站设备1提要（一）HPA和LNA（二）星载转发器（三）通信地球站设备（四）其它类型的地球站（五）MSS移动终端和信关站2卫星通信系统框图3图4-1星载和地球站设备4一、HPA和LNA高功率放大器（HPA）行波管放大器（TWTA）速调管放大器（KPA）固态功率放大器（SSPA）5图4-2不同频段三种放大器的输出功率6高功率放大器输出功率带宽功放管TWTA中50~800W水冷:10kw较宽C波段：500MHzKu和Ka波段:1000MHz真空管KPA大1KW以上较窄50-100MHz真空管SSPA小3-10W介于TWTA和KPA之间砷化镓场效应半导体管三种放

2、大器的性能比较7低噪声放大器（LNA）参量放大器致冷砷化镓场效应放大器常温砷化镓场效应放大器(GaAsFET)8图4-3三种LNA的内部噪声性能9LNA前端的接法LNA模块只包含低噪声放大器宽带低噪声下变频模块：LNA模块除了低噪声放大器以外，还包含宽带下变频器，带宽约500MHz窄带低噪声下变频模块：LNA模块除了低噪声放大器以外，还包含窄带下变频器，带宽约70MHz10二、星载转发器星载转发器由输入设备、调制设备、本振设备、放大设备和发射设备组成，可以转发两地或多地的电报、电话、数据、传真、电视、广播等多类业务。转发器接收来自地面的无线电波，经过放大后，变换频率再向

3、地面发射，相当于一个微波中继站。11星上处理功能波束间、载波间交换，如射频交换、中频交换或基带交换调制方式的变换，如上行PSK，下行DPSK多址方式的变换，如上行FDMA，下行TDMA速率变换，如将低速上行信道变换成高速的下行信道星上再生，如星上解调/再调制，解码/再编码等存储转发和基带处理，如信令处理、路由选择、信息压缩和重新组帧星上智能网控星间链路抗干扰保护，如自适应天线调零，可控点波束，转发器放大特性的智能控制12转发器的数量越多，卫星的通信能力就越大。星载转发器少于12个，功率小于1000瓦的通信卫星称为小容量卫星；有24个转发器，功率在1000~3000瓦之间

4、的卫星称为中容量通信卫星；有48个转发器，功率在3000~7000瓦之间的卫星称为大容量通信卫星；转发器多于48个，功率在7000瓦以上的称为超大容量通信卫星。目前最大的通信卫星平台上可装150个转发器。东方红三号有24个C波段转发器，6个电视和18个通信传输信道，可传输6套彩色电视节目和15000路电话或电报、传真、数据信号，工作寿命为8年。13弯管式转发器（透明转发器）结构简单性能可靠适用于卫星有效载荷和电源功率严重受限的情况数字处理转发器载波处理转发器比特流处理转发器全基带处理转发器14（一）弯管式转发器（透明转发器）图4-4星载微波转发器功能图15图4-5弯管式

5、转发器方框图16（二）转发器的EIRP和G/TEIRP和G/T是转发器射频部分最重要的两个指标，除了决定于HPA输出功率和LNA的等效噪声温度以外，还与星载天线的增益相关。天线增益G与半功率波束宽度0.5的关系可以近似表示为G=27000/(0.5)2对任意形状服务区的覆盖总希望天线对该区域提供大的增益，为此采用若干点波束的组合来对覆盖区赋形。17全球波束天线波束的半功率宽度约等于17.4°，覆盖卫星对地球的整个视区一般由圆锥喇叭天线加上45°的反射板组成点波束天线覆盖面积小，一般为圆形，半功率波束宽度为几度天线通常为前馈抛物面天线，馈源为喇叭赋形波束天线可通过修改

6、反射器形状来实现也可利用多个馈源从不同方向经反射器反射产生多波束的组合181920图4-8对覆盖区赋形21卫星多波束天线的典型方框图22波束宽度与天线直径的关系23（三）星载天线喇叭型天线抛物面反射型天线相控阵列天线24喇叭天线形状似喇叭，如圆锥形、角锥形辐射效率高天线方向性强25图4-6中心馈源和偏置馈源的抛物面反射天线抛物面反射型天线26图4-7中心馈源的阻挡效应27（四）数字处理转发器具有处理和交换的功能数字处理转发器分类载波处理转发器比特流处理转发器全基带处理转发器28三种数字处理转发器比较载波处理转发器以载波为单位直接对射频信号进行处理具有星上载波交换能力比特

7、流处理转发器增加了解调和再调制功能可能包括译码和重编码设备、解扩设备等全基带处理转发器具有星上再生能力具有基带信号处理和交换能力解调、译码、存储、交换、重组帧、重编码和重调制等。29SS-TDMA转发器的组成星上交换的TDMA转发器30图4-10交换矩阵示意图31通路时段上行下行波束波束上行下行波束波束上行下行波束波束上行下行波束波束T112213443T213223144T314233241T411243342表4.1交换矩阵示意图32INTELSATVI卫星的覆盖图和采用微波交换矩阵的SS-TDMA星上交换示意图SWZ33图4-9解调