卫星通信第6章课件.ppt

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1、第六章地球站和VSAT6.1引言6.2HPA&LNA6.3地球站射频基本性能6.4天线、馈源和跟踪系统6.5射频(RF)分系统6.6通信公用和网络接口分系统6.7固定和广播卫星业务地球站6.8很小孔径终端网络(VSAT网络)16.1引言2卫星通信系统框图3星载和地球站设备46.2HPA和LNA高功率放大器（HPA）行波管放大器（TWTA）TravelingWaveTubeAmplifier速调管放大器（KPA）KlystronPowerAmplifier固态功率放大器（SSPA）SolidStat

2、ePowerAmplifier5不同频段三种放大器的输出功率300025002000150010005000C波段Ku波段Ka波段KPATWTASSPA射频功率输出(W）40W25W15W6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

3、砷化镓场效应放大器(GaAsFET)8三种LNA的内部噪声性能140120100806040200C波段Ku波段Ka波段参量放大器制冷GaAsGaAs放大器噪声温度(K）9LNA前端接法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(1GHz)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(70MHz)1011126.3地球站射频基本性能描述地球站性能的一个最基本参量，是接收天线增益对噪声温度比(G/T)值，又称为地球

4、站的品质因数。它表示一个地球站的接收能力强弱，G/T值越高就意味着地球站的接收能力越强。因此，根据提供业务和G/T值的不同，可以按此对地球站进行分类。13地球站分类业务地球站类型近似G/T值（dB/K）注解FSS固定业务大中小很小很小4030252012发送/接收单收MSS移动业务大中小-4-12-24要求跟踪要求跟踪没有跟踪BSS直播业务大小158社区接收个体接收141516地球站设备一般组成地球站设备的一般原理性框图17地球站技术近期发展趋向最大的增长点是移动卫星业务。用户的数目在本世纪前10

5、年会达到1千万以上。大部分手持终端，都具有与地面移动系统同时运行的能力。186.3地球站射频基本性能6.3.1有效全向辐射功率(EIRP)的定义和计算如果用PT表示天线馈源口的输入功率，GT是发射天线增益，则地球站的有效全向辐射功率就是：EIRP=PTGT19接收系统噪声分析和品质因数G/T值计算通常用天线增益对噪声温度比G/T，表示地球站天线和低噪声放大器的性能，它与接收机的灵敏度密切相关。参量G是表示低噪声放大器输入端的接收天线增益。201.通信系统中的噪声通信系统中有关噪声的论述时基于白噪声

6、的噪声形式，它的功率谱密度为N0/2，在很大的频率范围内是平滑的。21在电子通信系统中，由噪声源送到匹配负载的白噪声功率谱密度通常用W/Hz表示，为:222.放大器的噪声温度和噪声系数系统噪声温度：噪声系数:233.放大器级联噪声温度用于等效噪声温度分析的级联二端口系统24n个系统噪声温度：n个系统级联时的噪声系数254.无源器件的噪声温度有损网络的损耗因子L等于它的噪声系数F有损二端口网络的等效噪声温度为265.天线噪声温度天线噪声温度是通过天线进入到接收机的噪声的量度，它是由所有外部噪声源产生

7、的噪声分量的积分：276.系统总噪声温度用于等效噪声温度计算的地球站接收端286.4天线、馈源和跟踪系统天线是一种互易器件，当频率给定时，接收和发送特性是相同的地球站天线可以用来作为定义各个参量的样本大部分地球站天线要求能沿着两根轴方向运动，即仰角和方位角方向，以便能迅速跟踪卫星291.天线基础和辐射方向性图天线辐射方向性图302.天线主要特性参量天线的半功率点波束宽度N——场分布系数λ——工作波长D——天线直径312.天线主要特性参量2.天线方向性θ——仰角φ——方位角PAV——平均辐射功率32

8、2.天线主要特性参量3.效率抛物面天线——50~70%喇叭天线——90%332.天线主要特性参量4.增益函数（圆形天线）天线增益——增益函数的最大值34天线增益G与半功率点波束宽度Ψhp的关系,孔径效率60%356.4.2天线系统基于它们的几何形状，地球站可以使用具有轴对称和非轴对称的天线结构。361.轴对称结构喇叭抛物面天线结构图37卡塞格伦天线结构图38极轴天线结构图3940412.非轴对称结构(偏馈天线)非轴对称(偏馈)天线结构图42433.天线安装天线安装结构图:(a)方位