卫星通信-2012-01.ppt

第1 章 卫星通信概述 卫星通信简介 卫星系统的分类 卫星通信的发展历史、发展趋势 卫星通信简介 微波通信与卫星通信的工作频率都在微波频段 (300MHz ~ 300GHz)，它们有共同的特点，但各自又具有自身的特点，可以单独组成通信系统。 微波通信（包括卫星通信）是以微波作为传输载波，用接力方式传送信息的一种通信体制。 卫星通信简介 由于微波传播特性的限制，“接力”方式（也称“ 中继 ” 方式）是实现地面远距离通信的必要手段。 卫星通信简介 卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在两个或多个地面站之间进行的通信过程或方式。卫星通信属于宇宙无线电通信的一种形式，工作在微波频段。 宇宙通信是以宇宙飞行体或通信转发体作为对象的无线电通信。它可分为三种形式： 卫星通信简介 卫星通信属于第三种形式。 宇宙站是指地球大气层以外的宇宙飞行体（如人造卫星和宇宙飞船等）或其它星球上的通信站。 地球站是指设在地面、海洋或大气层中的通信站，习惯上统称为地面站。 卫星通信是在地面微波中继通信和空间技术的基础上发展起来的。微波中继通信是一种“视距”通信，即只有在“看得见”的范围内才能通信。 而通信卫星的作用相当于离地面很高的微波中继站。由于作为中继的卫星离地面很高，因此经过一次中继转接之后即可进行长距离的通信。 由图可见，离地面高度为he的卫星中继站，看到地面的两个极端点是A和B点，即S长度将是以卫星为中继站所能达到的最大通信距离。其计算公式为 当 he =500km时，由公式求得S=4892km； 当 he =35800km时，S=18100km。 由于卫星处于外层空间，即在电离层之外，地面上发射的电磁波必须能穿透电离层才能到达卫星；同样，从卫星到地面上的电磁波也必须穿透电离层，而在无线电频段中只有微波频段恰好具备这一条件，因此卫星通信使用微波频段。 卫星通信简介 这种通信方式称为 “视距 line-of sight path 微波通信” 。微波通信方式，除地面微波 “接力” 通信外，还有微波散射通信、卫星通信（微波中继通信的特殊方式）。 微波通信与卫星通信相区别时，称地面微波通信。 卫星通信简介 微波的传播与光波的传播类似，具有似光性、极化等传输特性，在自由空间中只能沿直线传播，其绕射能力很弱，遇到不均匀的介质将产生折射和反射现象。 电磁波在空间传播过程中，受到散射、折射反射、大气吸收等诸多因素的影响，能量损耗严重。 问题：能量损耗与哪些参量有关？ 自由空间通路损耗 Free-Space Path Loss 自由空间通路损耗（有时也称为传播损耗）是指电磁波在真空中直线传播，不受附近目标吸收或反射时，能量扩散所蒙受的衰耗。自由空间的通路损耗随工作频率和传输距离的增加而增加。自由空间的通路损耗表示为 Lp = ( 4πd /λ) 2 = ( 4πf d /c) 2 Lp=自由空间的通路损耗（无量纲） d =距离（m） f =频率（Hz） λ=波长（m） c =自由空间的光速(3×10 8 m / s )或 (0.3 km MHz) Lp (dB) =10 log ( 4πf d /c) 2 =20 log ( 4πf d /c) =20 log ( 4π/c) +20 log f +20 log d =20 log (4π/0.3 km MHz)+20 log f (MHz)+20 log d (km) =32.44 + 20 log f (MHz)+20 log d (km) = ? + 20 log f (GHz)+20 log d (km) 例题 如果卫星的载波频率为6GHz，距离为50 km, 求路径损耗。距离为40000 km，求路径损耗。 log40≈1.62； log50≈1.7；log60≈1.78 解： Lp = ? 卫星：围绕行星运转的物体， 例如月球，人造地球卫星 卫星通信：是指地球上（包括地面、水面和低层大气中）利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电信号，实现在两个或多个地球站之间进行的通信。 卫星系统的分类 通信卫星 军事卫星 空间探测卫星（哈勃望远镜） 气象卫星（风云一号、二号等） 资源卫星（资源卫星一号） 导航卫星（GPS 、北斗导航系统） 海事卫星 卫星通信系统的分类 按轨道 低轨道LEO、中轨道MEO、高轨道HEO、静止轨道GEO 赤道轨道、极轨道、倾斜轨道 按通信范围 国际通信卫星 区域性通信卫星 国内通信卫星 按用途