卫星通信导论上课第4章_星载和地球站设备1分析.ppt

第4章 星载和地球站设备 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 1.卫星通信系统的组成 （1）卫星通信系统的组成 通常卫星通信系统是由地球站、通信卫星、跟踪遥测及指令系统和监控管理系统4大部分组成的，如图1-7所示。 图1-7 卫星通信系统的组成 （2）卫星通信线路的组成 两个地球站通过通信卫星进行通信的卫星通信线路的组成如图1-8所示，是由发端地球站，上、下行无线传输路径和收端地球站组成的。 图1-8 卫星通信线路的组成 卫星通信系统框图 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） 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) LNA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 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 1.3.4 通信卫星的组成及其工作原理 图1-20示出了通信卫星各系统的组成方框图。由通信分系统、控制分系统、遥测与指令分系统、电源分系统和温控分系统5个部分组成。 1.通信分系统的转发器 通信分系统分为转发器和卫星天线两大部分。 （1）单变频转发器 单变频转发器是目前用得较多的转发器，如图1-21（a）所示。 （2）双变频转发器 双变频转发器如图1-21（b）所示。 （3）处理转发器 处理转发器除了转发信号外，主要还具有处理信号的功能。它的组成方框图如图1-21（c）所示。 卫星上的信号处理大体包括三种类型：一种是对数字信号进行判决和再生，使噪声不积累；另一种是在多个卫星天线波束之间进行信号交换与处理；第三种是对信号进行更复杂的变换、交换和处理。 2.控制分系统 控制分系统由各种可控的调整装置，如各种喷气推进器、各种驱动装置和各种转换开关等组成。 3.遥测指令分系统 地球上的控制站经常不断地需要了解卫星内部设备的工作情况，有时要通过遥测指令信号控制卫星上设备产生一定的动作。 （1）遥测部分 遥测部分用来了解卫星上各种设备的情况，例如表示某些部件的电流、电压和温度等信号，传感器的信息，指令证实信号以及反映控制用气体压力的信号等。 （2）遥控指令部分 对卫星进行位置和姿态控制的各喷射推进器的点火与否，行波管高压电源的开、关，己发生故障的部件与备用部件的转换以及其他需要由地面对卫星某些设备的控制等，上述这些动作都要由遥控指令部分来进行。 4.电源分系统 卫星上的电源除要求体积小、重量轻、效率高和可靠性之外，还要求电源能在长时间内保持足够的输出。 （1）太阳能电池 太阳能电池由光电器件组成，其中最常用的是硅太阳能电池。 （2）化学电池 为了使通信卫星在星蚀期间也能工作，一般常用可以充、放电的化学电池作为二次电池与太阳能电池并用。 5.温控分系统 在通信卫星里，会因为行波管功率放大器和电源系统等部分产生热而升温。 二、星载转发器 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 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。 星上处理和交换的功能 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 （一）弯管式转发器（透明转