這是微波與衛(wèi)星通信ppt，包括了微波與衛(wèi)星通信的基本概念與特點(diǎn)，微波通信系統(tǒng)的組成，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成，微波與衛(wèi)星通信的天線饋線系統(tǒng)等內(nèi)容，歡迎點(diǎn)擊下載。

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第1章 微波與衛(wèi)星通信概述 微波與衛(wèi)星通信的工作頻率都屬于微波頻率，所以它們既有共同的特點(diǎn)，又各自具有本身的特點(diǎn)，且組成單獨(dú)的通信系統(tǒng)。? 1.1 微波與衛(wèi)星通信的基本概念與特點(diǎn) 1.2 微波通信系統(tǒng)的組成 1.3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成 1.4 微波與衛(wèi)星通信的天線饋線系統(tǒng) 1.1 微波與衛(wèi)星通信的基本概念與特點(diǎn) 1.微波與衛(wèi)星通信 微波是指頻率為300MHz至300GHz的電磁波。 微波通信是指用微波頻率作載波攜帶信息，通過無線電波空間進(jìn)行中繼（接力）通信的方式。 衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，在兩個(gè)或多個(gè)地球站之間進(jìn)行的通信。 衛(wèi)星通信又是宇宙無線電通信形式之一，而宇宙通信是指以宇宙飛行體為對(duì)象的無線電通信，它有三種形式：? （1）宇宙站與地球站之間的通信； （2）宇宙站之間的通信；? （3）通過宇宙站轉(zhuǎn)發(fā)或反射而進(jìn)行的地球站間的通信。? 2.微波通信的特點(diǎn) 用于傳輸頻分多路-調(diào)頻制（FDM-FM）基帶信號(hào)的系統(tǒng)叫作模擬制微波通信系統(tǒng)；用于傳輸數(shù)字基帶信號(hào)的系統(tǒng)叫作數(shù)字微波通信系統(tǒng)。 “微波、多路、接力”。? “微波”是指微波工作頻段寬，它包括了分米波、厘米波和毫米波三個(gè)頻段。 “多路”是指微波通信的通信容量大，即微波通信設(shè)備的通頻帶可以做得很寬。 “接力”是目前廣泛使用于視距微波的通信方式。 數(shù)字微波除了具有上面所說的微波通信的普遍特點(diǎn)外，還具有數(shù)字通信的特點(diǎn)：? （1）抗干擾性強(qiáng)、整個(gè)線路噪聲不累積； （2）保密性強(qiáng)，便于加密；? （3）器件便于固態(tài)化和集成化，設(shè)備體積小、耗電少；? （4）便于組成綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）。? 3.衛(wèi)星通信的特點(diǎn) （1）靜止衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)? ① 通信距離遠(yuǎn)，且費(fèi)用與通信距離無關(guān) ② 覆蓋面積大，可進(jìn)行多址通信? ③ 通信頻帶寬，傳輸容量大? ④ 信號(hào)傳輸質(zhì)量高，通信線路穩(wěn)定可靠 ⑤ 建立通信電路靈活、機(jī)動(dòng)性好? （2）靜止衛(wèi)星通信的缺點(diǎn)? ① 靜止衛(wèi)星的發(fā)射與控制技術(shù)比較復(fù)雜。 ② 地球的兩極地區(qū)為通信盲區(qū)，而且地球的高緯度地區(qū)通信效果不好。? ③ 存在星蝕和日凌中斷現(xiàn)象。? ④ 有較大的信號(hào)傳輸時(shí)延和回波干擾。? 1.2 微波通信系統(tǒng)的組成 1.2.1系統(tǒng)組成? 一條微波中繼信道是由終端站、中間站和再生中繼站、終點(diǎn)站及電波空間組成，如圖1-1（a）所示。? 終端站的任務(wù)是將復(fù)用設(shè)備送來的基帶信號(hào)或由電視臺(tái)送來的視頻及伴音信號(hào)，調(diào)制到微波頻率上并發(fā)射出去；或者反之，將收到的微波信號(hào)解調(diào)出基帶信號(hào)送往復(fù)用設(shè)備，或?qū)⒔庹{(diào)出的視頻信號(hào)及伴音信號(hào)送往電視臺(tái)。線路中間的中繼站的任務(wù)是完成微波信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)和分路，所以中繼站又分為中間站（不能上、下話路）、分路站和樞紐站（能上、下話路），如圖1-1（b）所示。? 圖1-1 微波通信的信道構(gòu)成 1.2.2微波收發(fā)信設(shè)備的組成 1.發(fā)信設(shè)備的組成? 從目前使用的數(shù)字微波通信設(shè)備來看，分為直接調(diào)制式發(fā)信機(jī)（使用微波調(diào)相器）和變頻式發(fā)信機(jī)。中小容量的數(shù)字微波（480路以下）設(shè)備可用前一種方案。 下面以一種典型的變頻式發(fā)信機(jī)為例加以說明，如圖1-2所示。? 圖1-2 變頻式發(fā)信機(jī)方框圖 2.發(fā)信設(shè)備的主要性能指標(biāo)? （1）工作頻段? 從無線電頻譜的劃分來看，我們把頻率為0.3～300GHz的射頻稱為微波頻率。 （2）輸出功率? 輸出功率是指發(fā)信機(jī)輸出端口處功率的大小。 （3）頻率穩(wěn)定度? 發(fā)信機(jī)的每個(gè)工作波道都有一個(gè)標(biāo)稱的射頻中心工作頻率，用f0表示。 3.收信設(shè)備的組成? 數(shù)字微波的收信設(shè)備和解調(diào)設(shè)備組成了收信系統(tǒng)，這里所講的收信設(shè)備只包括射頻和中頻兩個(gè)部分。 圖1-3所示的是一個(gè)有空間分集接收的收信設(shè)備組成方框圖。 圖1-3 外差式收信機(jī)方框圖 4.收信設(shè)備的主要性能指標(biāo)? （1）工作頻段? 收信機(jī)是與發(fā)信機(jī)配合工作的。 （2）收信本振的頻率穩(wěn)定度? 接收的微波射頻的頻率穩(wěn)定度是由發(fā)信機(jī)決定的。 （3）噪聲系數(shù)? 數(shù)字微波收信機(jī)的噪聲系數(shù)一般為2.5～7dB，比模擬微波收信機(jī)的噪聲系數(shù)小5dB左右。 （4）通頻帶? 收信機(jī)接收的已調(diào)波是一個(gè)頻帶信號(hào)，即已調(diào)波頻譜（的主要成分）要占有一定的帶寬。 （5）選擇性? 對(duì)某個(gè)波道的收信機(jī)而言，要求它只接收本波道的信號(hào)，對(duì)鄰近波道干擾、鏡像頻率干擾及本波道的收、發(fā)干擾等要有足夠的抑制能力，這就是收信機(jī)的選擇性。? （6）收信機(jī)的最大增益? 天線收到的微波信號(hào)經(jīng)饋線和分路系統(tǒng)到達(dá)收信機(jī)。由于受衰落的影響，收信機(jī)的輸入電平在隨時(shí)變動(dòng)。 （7）自動(dòng)增益控制范圍? 以自由空間傳播條件下的收信電平為基準(zhǔn)，當(dāng)收信電平高于基準(zhǔn)電平時(shí)，稱為上衰落；低于基準(zhǔn)電平時(shí)，稱為下衰落。 1.3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成 1.3.1 系統(tǒng)組成? 1.靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)? 衛(wèi)星通信的工作頻段與微波通信相同。圖1-4所示的是衛(wèi)星通信的示意圖。 圖1-4 衛(wèi)星通信示意圖 靜止衛(wèi)星是指衛(wèi)星的運(yùn)行軌道在赤道平面內(nèi)。軌道離地面高度約為35800km（為簡(jiǎn)單起見，經(jīng)常稱36000km）。 圖1-5所示為靜止衛(wèi)星配置的幾何關(guān)系示意圖。? 圖1-5 靜止衛(wèi)星的配置 目前國際衛(wèi)星通信組織負(fù)責(zé)建立的國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)（INTELSAT），簡(jiǎn)稱IS，就是利用靜止衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)全球通信的。三顆同步衛(wèi)星分別位于太平洋、印度洋和大西洋上空，它們構(gòu)成的全球通信網(wǎng)承擔(dān)著大約80%的國際通信業(yè)務(wù)和全部國際電視轉(zhuǎn)播業(yè)務(wù)，如圖1-6所示?。? 圖1-6 衛(wèi)星通信示意圖 2.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成? （1）衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成? 通常衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由地球站、通信衛(wèi)星、跟蹤遙測(cè)及指令系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)4大部分組成的，如圖1-7所示。? 圖1-7 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成 （2）衛(wèi)星通信線路的組成? 兩個(gè)地球站通過通信衛(wèi)星進(jìn)行通信的衛(wèi)星通信線路的組成如圖1-8所示，是由發(fā)端地球站，上、下行無線傳輸路徑和收端地球站組成的。? 圖1-8 衛(wèi)星通信線路的組成 1.3.2 地球站的組成及其工作原理 1.對(duì)地球站的技術(shù)要求? 一般來說，對(duì)地球站應(yīng)有以下幾方面的要求。 ① 發(fā)送的信號(hào)應(yīng)是寬頻帶、穩(wěn)定、大功率的信號(hào)，能接收由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)來的微弱信號(hào)。 ② 可以傳輸多路電話、電報(bào)、傳真，以及高速數(shù)據(jù)、電視等多種業(yè)務(wù)的信號(hào)。? ③ 性能穩(wěn)定、可靠，維護(hù)、使用方便。? ④ 建設(shè)成本和維護(hù)費(fèi)用不應(yīng)太高。? （1）地球站的性能指標(biāo)——品質(zhì)因數(shù)（G/T）? ? G/T是地球站接收天線的增益G與地球站接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度T的比值，它表征了地球站對(duì)微弱信號(hào)的接收能力，稱為地球站的品質(zhì)因數(shù)。 （2）有效輻射功率及其穩(wěn)定度? 為了保證所傳送信號(hào)的質(zhì)量，要求地球站的發(fā)射機(jī)能夠發(fā)射較大的功率，一般為幾百瓦～十幾千瓦，而且要求所發(fā)射的射頻信號(hào)功率非常穩(wěn)定。 （3）射頻頻率的穩(wěn)定度? 地球站所發(fā)射的射頻信號(hào)的頻率必須很精確，如果有較大漂移，不但要影響衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶的有效利用，還會(huì)在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中產(chǎn)生交調(diào)噪聲。 （4）射頻能量的擴(kuò)散? 為減小交調(diào)干擾，必須對(duì)地球站在負(fù)載輕（即通話數(shù)少）的時(shí)候所發(fā)射的射頻頻譜能量密度加以限制。 （5）干擾波輻射的限制? 為防止干擾波對(duì)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和其他微波通信系統(tǒng)形成干擾，規(guī)定地球站因多載波引起的交調(diào)干擾及帶外總的有效全向幅射功率應(yīng)小于限定值。? 2.地球站的組成? 如圖1-9所示的為國際衛(wèi)星通信頻分多址方式A型標(biāo)準(zhǔn)地球站的組成方框圖，主要由天線分系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)、接收機(jī)分系統(tǒng)、通信控制分系統(tǒng)、信道終端設(shè)備分系統(tǒng)和電源分系統(tǒng)6個(gè)分系統(tǒng)組成。? 圖1-9 地球站的總體方框圖 電視信號(hào)包括圖像信號(hào)和伴音信號(hào)。圖像信號(hào)經(jīng)過電視通道的視頻處理單元和調(diào)制器，成為70MHz的中頻調(diào)頻波，再經(jīng)過中頻放大、上變頻以及功率放大，然后送往天線。? 伴音信號(hào)有時(shí)要利用多路電話的通道進(jìn)行傳送。 接收信號(hào)時(shí)，過程與上述相反。并且在接收分離裝置中把電視圖像信號(hào)與多路電話信號(hào)分開，分別經(jīng)不同的通道解調(diào)后送往終端設(shè)備。? 3.發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)? （1）組成和要求? 由于發(fā)射衛(wèi)星條件的限制，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器天線的口徑和增益不能太大。 發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的組成如圖1-10所示，由上變頻器、自動(dòng)功率控制電路、發(fā)射波合成裝置、激勵(lì)器和大功率放大器等組成。? 圖1-10 發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的組成 對(duì)地球站發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的主要要求有以下幾點(diǎn)。 ① 發(fā)射的功率大。? ② 頻帶寬，從而保證通信容量以及發(fā)射多個(gè)載波所需的帶寬。? ③ 射頻的頻率穩(wěn)定度高。 ④ 放大器的線性好。 ⑤ 增益穩(wěn)定，對(duì)發(fā)射地球站的有效全向輻射功率要求保持在額定值的±0.5dB以內(nèi)，以保證接收地球站的性能指標(biāo)。? （2）功率放大器? 發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)中的功率放大器由行波管功率放大器或速調(diào)管功率放大器組成。 （3）上變頻器和本機(jī)振蕩器? 發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)中的上變頻器一般都采用參量變頻器，它的主要特點(diǎn)是噪聲小而且有一定的增益。 無論是上變頻器或接收機(jī)分系統(tǒng)中用的下變頻器，都要有本機(jī)振蕩器。晶振倍頻鎖相振蕩源的組成如圖1-11所示。? 圖1-11 晶振倍頻鎖相振蕩源 4.接收機(jī)分系統(tǒng)? （1）組成與要求? 由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射功率較小，只有幾瓦至幾十瓦，而且天線的增益也不高，經(jīng)200dB左右的下行線路損耗之后，到達(dá)地球站的信號(hào)極微弱。 對(duì)接收機(jī)分系統(tǒng)的主要要求：? ① 噪聲溫度低，接收機(jī)分系統(tǒng)的噪聲溫度很低，一般只有幾十開爾文（K）。 ② 工作頻帶寬，一般要求具有500MHz的帶寬。? ③ 增益穩(wěn)定。? （2）低噪聲放大器? 在微波頻段使用的低噪聲放大器主要是低噪聲晶體管放大器、場(chǎng)效應(yīng)管放大器和參量放大器等。 （3）下變頻器? 經(jīng)低噪聲放大器放大的微波信號(hào)，要送到下變頻器變換成中頻，再經(jīng)過中頻放大后送到解調(diào)器。? 5.信道終端設(shè)備分系統(tǒng)? 信道終端設(shè)備分系統(tǒng)可以分為上行和下行兩個(gè)部分。? （1）上行部分? ① 預(yù)加重? 當(dāng)解調(diào)器對(duì)多路電話信號(hào)的調(diào)頻波解調(diào)時(shí)，噪聲也進(jìn)入解調(diào)器，使解調(diào)后輸出的話路信噪比降低。但解調(diào)器輸出的噪聲功率譜密度n0為拋物線分布，如圖1-12所示。 圖1-12 解調(diào)器輸出的噪聲功率譜上變頻。 為解決這個(gè)問題，需在發(fā)端調(diào)制器之前接一個(gè)預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)，將高端信號(hào)幅度提高，而使低端信號(hào)幅度適當(dāng)降低。由于信道噪聲功率譜的分布不受預(yù)加重電路的影響，因而使頻帶內(nèi)各處的信噪比變得均勻了。在接收信號(hào)時(shí)再進(jìn)行相反處理，即去加重以恢復(fù)原來的信號(hào)。? ② 加權(quán)? 由于人們聽覺的頻率特性是不平坦的，一般對(duì)1000Hz左右的噪聲感覺最靈敏，對(duì)3000～4000Hz以上或200～300Hz以下的噪聲感覺遲鈍，即實(shí)際感受的噪聲較小。因此在測(cè)量話路的噪聲時(shí)，為考慮受話人實(shí)際感受的噪聲狀況，需要接入加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，用來表示人們的主觀評(píng)定，成為如圖1-13所示的形狀。 圖1-13 加權(quán)電路特性 ③ 能量擴(kuò)散信號(hào)的處理? 由于發(fā)端行波管或速調(diào)管放大器在多載波工作時(shí)，會(huì)因管子所具有的非線性特性而產(chǎn)生交調(diào)干擾噪聲。由實(shí)驗(yàn)得知，外加的信號(hào)用20～150Hz的三角波較為合適，如圖1-14所示。 ④ 導(dǎo)頻信號(hào)? 在衛(wèi)星通信線路信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，有時(shí)因某種原因會(huì)發(fā)生所傳送的信號(hào)太小甚至中斷的現(xiàn)象。 圖1-14 能量擴(kuò)散信號(hào)波形 (2)下行部分? 信道終端設(shè)備下行部分的任務(wù)是把從低噪聲接收機(jī)送來的70MHz信號(hào)，經(jīng)過中放、解調(diào)和基帶處理后，輸出基帶信號(hào)，然后再送到終端接口設(shè)備，把基帶信號(hào)進(jìn)行分解。? 6.通信控制分系統(tǒng)? 地球站相當(dāng)復(fù)雜和龐大，為了保證各部分正常工作，必須在站內(nèi)集中監(jiān)視、控制和測(cè)試。 7.電源分系統(tǒng)? 地球站電源分系統(tǒng)要供應(yīng)站內(nèi)全部設(shè)備所需用的電能，它關(guān)系到通信的質(zhì)量及設(shè)備的可靠性。 當(dāng)利用公用交流市電來對(duì)地球站供電時(shí)，通過電力傳輸線路，必然會(huì)同時(shí)引進(jìn)許多雜波干擾，而且公用交流市電也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。 1.3.3 靜止衛(wèi)星的運(yùn)行軌道與觀察參數(shù) 1.靜止衛(wèi)星的發(fā)射? 要使衛(wèi)星進(jìn)入運(yùn)行軌道，必須依靠運(yùn)載火箭。要想使衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，還必須使衛(wèi)星的初始速度大于8km/s。但單級(jí)火箭的速度只能達(dá)到2.5km/s，因此，發(fā)射靜止衛(wèi)星必須采用帶有捆綁技術(shù)的三級(jí)火箭。捆綁技術(shù)就是把幾支小火箭捆在大火箭的第一級(jí)上，用以提高發(fā)射的飛行速度，衛(wèi)星裝在第三級(jí)火箭的前端，如圖1-15所示。? 圖1-15 發(fā)射衛(wèi)星的三級(jí)火箭示意圖 2.發(fā)射過程? 一顆自旋穩(wěn)定的靜止衛(wèi)星的發(fā)射過程如圖1-16所示，全部過程大體可分為如下幾個(gè)階段。? （1）進(jìn)入初始軌道? 開始發(fā)射后，依次點(diǎn)燃三級(jí)火箭的一、二級(jí)火箭，把衛(wèi)星送到初始軌道。 （2）進(jìn)入轉(zhuǎn)移軌道? 衛(wèi)星在初始軌道上只飛行一小段，當(dāng)衛(wèi)星快要到達(dá)初始軌道與赤道平面的交點(diǎn)時(shí)，要點(diǎn)燃第三級(jí)火箭，以使衛(wèi)星脫離初始軌道而進(jìn)入轉(zhuǎn)移軌道。 （3）進(jìn)入漂移軌道? 衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行了幾圈，完成了上述各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，當(dāng)再次到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，就要啟動(dòng)遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，使衛(wèi)星進(jìn)入漂移軌道，如圖1-17所示。 （4）進(jìn)入靜止軌道? 衛(wèi)星在漂移軌道上運(yùn)行時(shí)，離靜止衛(wèi)星定點(diǎn)位置是很近的。 3.通信衛(wèi)星的姿態(tài)控制? 衛(wèi)星上裝有通信用的定向天線，要求定向天線的波束應(yīng)指向地球中心或某覆蓋區(qū)的中心。 （1）角度慣性控制? 角度慣性控制也叫自旋穩(wěn)定法，是早期靜止衛(wèi)星常用的姿態(tài)控制方法。 采用自旋穩(wěn)定法的衛(wèi)星，如IS-Ⅲ，IS-Ⅳ等，衛(wèi)星的天線要安裝在一個(gè)平臺(tái)上。 （2）三軸穩(wěn)定法? 三軸穩(wěn)定法是指衛(wèi)星的姿態(tài)是由穩(wěn)定穿過衛(wèi)星重心的三個(gè)軸來保證的。這三個(gè)軸分別在衛(wèi)星軌道的切線、法線和軌道平面的垂線等三個(gè)方向上，分別對(duì)應(yīng)叫做滾動(dòng)軸、俯仰軸和偏航軸，如圖1-18所示。? 三軸可以采用噴氣、慣性飛輪或電機(jī)等來直接分別控制每個(gè)軸保持穩(wěn)定。 4.靜止衛(wèi)星的觀察參數(shù)? 在地球站的調(diào)測(cè)、開通和使用過程中，都要知道地球站天線工作時(shí)的方位角Φa和仰角Φe。此外，為了計(jì)算自由空間的傳播損耗，還必須知道地球站與衛(wèi)星之間的距離——站星距。? 圖1-19示出了靜止衛(wèi)星S與地球站A的幾何關(guān)系。 圖1-19 靜止衛(wèi)星觀察參數(shù)圖解 【例1-1】“亞太一號(hào)”衛(wèi)星的星下點(diǎn)s′的經(jīng)度為φ2=138.00E(東經(jīng))，北京地球站的參數(shù)為? φ1=116.45E，?θ1=39.92°，求北京地球站的仰角、方位角和站星距。? 解 由已知條件得知：θ1=39.92°，經(jīng)度差φ=φ2－φ1=138.00－116.45=21.55°? 代入公式得仰角? 5.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類? （1）按衛(wèi)星的覆蓋范圍分，有國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)、國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)和區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng)。 （2）按用戶的性質(zhì)分，有公用衛(wèi)星通信系統(tǒng)、專用衛(wèi)星通信系統(tǒng)和軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)。? （3）按衛(wèi)星的制式分，有靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)和非靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)（衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)一周不等于24小時(shí)）。 1.3.4 通信衛(wèi)星的組成及其工作原理 圖1-20示出了通信衛(wèi)星各系統(tǒng)的組成方框圖。由通信分系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)、遙測(cè)與指令分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)和溫控分系統(tǒng)5個(gè)部分組成。? 1.通信分系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)器? 通信分系統(tǒng)分為轉(zhuǎn)發(fā)器和衛(wèi)星天線兩大部分。 （1）單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器? 單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器是目前用得較多的轉(zhuǎn)發(fā)器，如圖1-21（a）所示。 （2）雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器? 雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器如圖1-21（b）所示。 （3）處理轉(zhuǎn)發(fā)器? 處理轉(zhuǎn)發(fā)器除了轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)外，主要還具有處理信號(hào)的功能。它的組成方框圖如圖1-21（c）所示。 衛(wèi)星上的信號(hào)處理大體包括三種類型：一種是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行判決和再生，使噪聲不積累；另一種是在多個(gè)衛(wèi)星天線波束之間進(jìn)行信號(hào)交換與處理；第三種是對(duì)信號(hào)進(jìn)行更復(fù)雜的變換、交換和處理。? 2.控制分系統(tǒng)? 控制分系統(tǒng)由各種可控的調(diào)整裝置，如各種噴氣推進(jìn)器、各種驅(qū)動(dòng)裝置和各種轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。 3.遙測(cè)指令分系統(tǒng)? 地球上的控制站經(jīng)常不斷地需要了解衛(wèi)星內(nèi)部設(shè)備的工作情況，有時(shí)要通過遙測(cè)指令信號(hào)控制衛(wèi)星上設(shè)備產(chǎn)生一定的動(dòng)作。 （1）遙測(cè)部分? 遙測(cè)部分用來了解衛(wèi)星上各種設(shè)備的情況，例如表示某些部件的電流、電壓和溫度等信號(hào)，傳感器的信息，指令證實(shí)信號(hào)以及反映控制用氣體壓力的信號(hào)等。 （2）遙控指令部分? 對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行位置和姿態(tài)控制的各噴射推進(jìn)器的點(diǎn)火與否，行波管高壓電源的開、關(guān)，己發(fā)生故障的部件與備用部件的轉(zhuǎn)換以及其他需要由地面對(duì)衛(wèi)星某些設(shè)備的控制等，上述這些動(dòng)作都要由遙控指令部分來進(jìn)行。 4.電源分系統(tǒng)? 衛(wèi)星上的電源除要求體積小、重量輕、效率高和可靠性之外，還要求電源能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持足夠的輸出。? （1）太陽能電池? 太陽能電池由光電器件組成，其中最常用的是硅太陽能電池。 （2）化學(xué)電池? 為了使通信衛(wèi)星在星蝕期間也能工作，一般常用可以充、放電的化學(xué)電池作為二次電池與太陽能電池并用。 5.溫控分系統(tǒng)? 在通信衛(wèi)星里，會(huì)因?yàn)樾胁ü芄β史糯笃骱碗娫聪到y(tǒng)等部分產(chǎn)生熱而升溫。 1.4 微波與衛(wèi)星通信的天線饋線系統(tǒng) 1.4.1微波通信的天線饋線系統(tǒng) 1.天線饋線系統(tǒng)的型式 微波通信系統(tǒng)中的饋線有同軸電纜型和波導(dǎo)型兩種型式。 圖1-22所示的是同軸電纜型天、饋線系統(tǒng)。 圖1-23所示的是圓波導(dǎo)型天、饋線系統(tǒng)。 2.對(duì)微波天線的技術(shù)要求? 常用微波天線的基本形式有：喇叭天線、拋物面天線、喇叭拋物面天線及潛望鏡天線等。? 微波天線的主要技術(shù)指標(biāo)有如下幾個(gè)方面。? （1）天線增益? 微波通信中使用的面式天線，其增益可用下式表示：? 式中，A為天線的口面面積，? ? λ為波長(zhǎng)，? ? ηA為口面利用系數(shù)。? (2)對(duì)主瓣寬度的要求? 在視距微波通信線路中，天線增益過高將使主瓣張角過小。 （3）天線與饋線應(yīng)匹配良好? 在整個(gè)工作頻段內(nèi)，要求天線與饋線應(yīng)匹配連接，否則將造成反射，進(jìn)而造成線路噪聲。 （4）交叉極化去耦? 在采用雙極化的微波天線中，由于天線本身結(jié)構(gòu)的不均勻性及不對(duì)稱，不同極化波（即垂直極化波和水平極化波）可在天線中互相耦合，互為干擾，分別成為與之正交的主極化波的寄生波。 （5）天線防衛(wèi)度? 天線防衛(wèi)度是指天線在最大輻射方向上對(duì)從其他方向來的干擾電波的衰耗能力。在微波線路中，由于采用二頻制，因此在同一微波站中，兩個(gè)方向的接收機(jī)工作在同一頻率，如圖1-24所示。 3.卡塞格林天線? 卡塞格林天線是一種具有雙反射器的拋物面天線，其外形簡(jiǎn)圖如圖1-25所示。圖1-25（a）所示為一般式，較常見。近年來出現(xiàn)了不少加圓柱屏蔽罩式的拋物面天線，見圖1-25（b），它可以降低向后方輻射的功率（降低后瓣）。又因?yàn)樗�可以減小初級(jí)輻射器（激勵(lì)器）的直接輻射，所以對(duì)減弱旁瓣也有好處。? 圖1-26所示的是說明這種天線工作原理的簡(jiǎn)圖。? 圖1-26卡塞格林天線工作原理簡(jiǎn)圖 卡塞格林天線是由初級(jí)喇叭輻射器、雙曲面副反射器和拋物面主反射面三部分組成。? 1.4.2通信衛(wèi)星的天線系統(tǒng) 衛(wèi)星天線有兩種類型。一種是用于遙控、遙測(cè)和信標(biāo)信號(hào)的全向天線，接收地面的指令及向地面發(fā)送遙測(cè)數(shù)據(jù)。這種天線常用鞭狀、螺旋形、繞桿式或套筒偶極子天線，屬于高頻或甚高頻天線。另一種是用于通信的微波定向天線，根據(jù)波束寬度不同，分為三類。? （1）全球波束天線：波束寬度約為17°～18°。? （2）點(diǎn)波束天線：其波束比全球波束窄得多，故增益較高，但其輻射的區(qū)域比全球波束小得多。? （3）區(qū)域波束天線： 如果地面要求覆蓋的區(qū)域形狀不規(guī)則，就要用區(qū)域波束天線，也稱賦形波束天線。 其覆蓋區(qū)域可通過修改天線反射器的形狀或使用多個(gè)饋源從不同方向照射天線反射器，由反射器產(chǎn)生多個(gè)波束的組合來實(shí)現(xiàn)。如圖1-27及圖1-28所示。? 圖1-27 衛(wèi)星天線系統(tǒng)示意圖 1.4.3地球站的天線饋線系統(tǒng) 1.概述? 地球站的天線是衛(wèi)星通信中最具特色的設(shè)備，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)。當(dāng)衛(wèi)星通信用C頻段和Ku頻段時(shí)，根據(jù)地球站天線的口徑大小可劃分為大、中、小三種站型。 2. 地球站天線饋線系統(tǒng)的組成 圖1-29所示的為地球站的天線饋線系統(tǒng)方框圖。它與視距微波通信天饋線系統(tǒng)相比，顯然多了一套天線跟蹤衛(wèi)星的系統(tǒng)，即地球站天線的軸要始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星方向。 3.與天線饋源連接的低噪聲放大器 地球站的收信系統(tǒng)在接收信號(hào)的同時(shí)，也會(huì)有各種線路噪聲被接收。 1.5 微波與衛(wèi)星通信的頻率配置 1.5.1微波通信的射頻頻率配置 1.頻率配置的基本原則? 不論是模擬微波還是數(shù)字微波，其頻率配置都應(yīng)符合下面的基本原則。? （1）在一個(gè)中間站，一個(gè)單向波道的收信和發(fā)信必須使用不同頻率，而且有足夠大的間隔，以避免發(fā)送信號(hào)被本站的收信機(jī)收到，使正常的接收信號(hào)受到干擾。? （2）多波道同時(shí)工作時(shí)，相鄰波道頻率之間必須有足夠的間隔，以免互相發(fā)生干擾。? （3）整個(gè)頻譜安排必須緊湊，使給定的頻段能得到經(jīng)濟(jì)的利用。? （4）因微波天線和天線塔建設(shè)費(fèi)用很高，多波道系統(tǒng)要設(shè)法共用天線。所以選用的頻率配置方案應(yīng)有利于天線共用，達(dá)到天線建設(shè)費(fèi)用低，又能滿足技術(shù)指標(biāo)的目的。? （5）對(duì)于外差式收信機(jī)，不應(yīng)產(chǎn)生鏡像干擾，即不允許某一波道的發(fā)信頻率等于其他波道收信機(jī)的鏡像頻率。? 2.數(shù)字微波頻率配置方案舉例 對(duì)于數(shù)字微波通信系統(tǒng)的頻率配置，CCIR正在逐步提出相應(yīng)的建議書。 1.5.2衛(wèi)星通信頻段的選取? 1.考慮的主要因素? 選取工作頻段時(shí)，考慮的主要因素有：? （1）天線系統(tǒng)接收的外界干擾噪聲要��； （2）電波傳播損耗要小；? （3）適用于該頻段的設(shè)備重量要輕，且體積��；? （4）可用頻帶寬，以便滿足傳輸信息的要求； （5）與其他地面無線系統(tǒng)（雷達(dá)系統(tǒng)、地面微波中繼通信系統(tǒng)等）之間的相互干擾要盡量小；? （6）盡可能地利用現(xiàn)有的通信技術(shù)和設(shè)備。 2.衛(wèi)星通信的無線電窗口 目前大多數(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)選擇了如下頻段：? （1）UHF（超高頻）頻段——400/200MHz；? （2）微波L頻段——1.6/1.5GHz;? （3）微波C頻段——6.0/4.0GHz;? （4）微波X頻段——8.0/7.0GHz;? （5）微波Ku頻段——14.0/12.0GHz和14.0/11.0GHz;? （6）微波Ka頻段——30/20GHz。? 隨著通信業(yè)務(wù)的迅速增長(zhǎng)，人們正在探索應(yīng)用更高頻段的可能性。1971年的世界無線電行政會(huì)議已確定將宇宙通信的頻段擴(kuò)展到275GHz。?l6H紅軟基地

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