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卫星 1、概述 卫星是一种射频中继器。新一代卫星再生，也就是说，他们有星上处理的能力使他们不仅仅只是一个中继器智能单元（更多的是说，星上处理2.9秒）决策。这种能力有助于实现卫星条件下，放大，或重新获得上行数据和路由到指定位置的数据，或宇宙飞船上板载的实际数据，而不是仅仅作为一个在两个或多个地面站中继站的角色。 一个典型带有板载处理器的卫星是美国宇航局先进的通讯技术卫星（ACTS）在图1.1所示。它是1993年9月12日推出的发现号航天飞机的有效载荷的一部分。据美国航天局，卫星重量为2350英镑（1477.3千克）和衡量47.1英尺（14.36米）从尖端到尖端的太阳能电池阵列和29.9（9.11米）英尺通过主要的接收和发射天线反射器，从航天器分离飞机到天线的最高尖端的高度为15.2（4.63米）。太阳能阵列提供大约1.4千瓦。主要通信天线是一个7.2英尺（2.19米）接收天线和一个10.8英尺（3.29米）的发射天线。我们在本章稍后介绍有关卫星元件的更多设计，一个卫星由若干单个设备包括转发器，发射器和应答器组成。 图1.2中的框图可以表示一个转发器单元。正如图中看到，一个转发器可以被描述成一个组成系统，基于一个要求选择特定的频道的频带的带通滤波器，一个从一个到另一个水平变动频率的频率转换器和一个输出放大器。一旦放大，在一个频道传输的返回输出时输出复用器重组。所有这些设备都必须在他们的工作温度范围内保持稳定所需的排斥特性。这些设备的功能（每块组件在图1.2），是在本章后面讨论。一个转发器可以在频率和功率卫星的能力方面纳入卫星容量，并可以由一个或多个运营商进行访问。 在大多数系统应用中，一个卫星服务多个地面站。在地球站，固定或移动的协助下，卫星开辟了全球卫星多址信道的数据传输和广播在重大的来自世界各地的新闻事件，生活方面。商业和运作上的需要决定了卫星的设计和复杂性。最常见的卫星属性包括以下方面： 1、提高覆盖范围和优质的服务，和频率重用 2、卫星系统和其他卫星的兼容性和扩大当前系统的未来作战能力 3、高增益，能允许小口径地面站的多波束天线系统 4、日益增长的容量需求要求在用户间几个G每秒的链接 5、竞争力的价格 在卫星天线（关于设计和复杂性）的未来趋势很可能是从卫星技术，交通生长状况，新兴的技术和商业活动决定的。 在接下来的两节研究天线的种类和卫星相对于地球的路径的主要特性。这些特点如下： 轨道偏心率轨道的选择 期间的轨道 仰角;轨道的平面倾角相对于基准轴线 图1.1卫星几何。 （由美国航天局）。 图1.2基本转发器的安排。 2、卫星的种类 在一般情况下，卫星分为类型： 地球静止卫星（GEO） 高椭圆轨道卫星（GEO）中等地球轨道卫星（MEO）低地球轨道卫星（LEO） 地球轨道卫星的轨道是一个专门的轨道，卫星不断波动，非常接近地球，循环到空间，然后通过地球重复地摆动。这是一个大约18,000到35,000公里以上的地球表面的椭圆形轨道，而不是赤道上空。 HEO是为了更好地覆盖到北部或南部较高纬度的国家。系统可设计以便使远地点被安排在一个特定领域提供连续覆盖。根据定义，一个最高点是海拔最高点的轨道上，即在轨道点的卫星离地球最远。为了澄清一些术语，我们提供的图1.3，显示了一个椭圆形轨道的几何性质。由几何， (2.1) (2.2) 偏心率，就是椭圆偏离圆形的数量是： (2.3) 图2.3上的几何性质椭圆轨道 =半焦长度; =半参数; Sm =半径轴; r=半径距离, 焦点轨道路径; =位置角度 椭圆的一般方程可以写成这样： （2.4） 很明显，由（2.4）得，如果E=0，由此产生的轨迹是一个圆。 MEO是一个圆形的轨道，轨道约8000至18000以上的地球表面公里，也不是在赤道上空。MEO卫星是处于低轨道和地球同步轨道之间。MEO系统设计涉及更多的延误和更高功率水平比在低轨道的卫星。然而，它需要较少的卫星来达到同样的覆盖范围。 LEO卫星轨道，大约在160到1600公里以上的地球表面。这些卫星都很小，很容易发射，使它们大规模生产技术。一个低轨道卫星网络通常有能力以极快的速度进行图文传真，电子信箱，批处理文件和广播大量数据和沟通，最终通过地面台站地面链路的用户。随着科技的进步，公用事业公司通过一低地球轨道系统或运输机构住宅抄表和警察正在访问车牌的车辆，监控交通流量，通过低地球轨道测量系统的卡车重量的时间不会很长。 在美国，三个卫星类型（高地球轨道，中轨和低轨）统称为低地球轨道卫星，也就是低地