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衛(wèi)星通信是現(xiàn)代通信技術(shù)、航空航天技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的重要成果。衛(wèi)星通信在國際通信、國內(nèi)通信、國防、移動通信以及廣播電視等領(lǐng)域,得到了廣泛應(yīng)用。衛(wèi)星通信之所以成為強(qiáng)有力的現(xiàn)代通信手段之一,是因?yàn)樗哂蓄l帶寬、容量大、適于多種業(yè)務(wù)、覆蓋能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、不受地理?xiàng)l件限制、成本與通信距離無關(guān)等特點(diǎn)。
1.衛(wèi)星通信特點(diǎn) 衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由空間部分(通信衛(wèi)星)和地面部分(通信地面站)兩大部分構(gòu)成的。 在這一系統(tǒng)中,通信衛(wèi)星實(shí)際上就是一個懸掛在空中的通信中繼站。它居高臨下,視野開 闊,只要在它的覆蓋照射區(qū)以內(nèi),不論距離遠(yuǎn)近都可以通信,通過它轉(zhuǎn)發(fā)和反射電報、電 視、廣播和數(shù)據(jù)等無線信號。
由于衛(wèi)星在離地面幾百、幾千、幾萬千米的高度,因此在衛(wèi)星能覆蓋到的范圍內(nèi),通信成本與距離無關(guān)。以地球靜止衛(wèi)星來看,衛(wèi)星離地36000km,一顆衛(wèi)星幾乎覆蓋地球的1/3,利用它可以實(shí)現(xiàn)最大通信距離約為18000km,地球站的建設(shè)成本與距離無關(guān)。如果釆用地球靜止衛(wèi)星,只要三顆就可以基本實(shí)現(xiàn)全球的覆蓋。
(2)以廣播方式工作,便于實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接。衛(wèi)星通信系統(tǒng)類似于一個多發(fā)射臺的廣播系統(tǒng),每個有發(fā)射機(jī)的地球站都可以發(fā)射信號,在整個衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)都可以收到所有廣播信號。因此只要同時具有收發(fā)信機(jī),就可以在幾個地球站之間建立通信聯(lián)接,提供了靈活的組網(wǎng)方式。
(3)通信容量大,傳送的業(yè)務(wù)種類多。由于衛(wèi)星采用的射頻頻率在微波波段,可供使用的頻帶寬,加上太陽能技術(shù)和衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器功率越來越大,隨著新體制、新技術(shù)的不斷發(fā)展,衛(wèi)星通信容量越來越大,傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)類型越來越多。
(4)需要釆用先進(jìn)的空間電子技術(shù)。由于衛(wèi)星與地面站的距離遠(yuǎn),電磁波在空間中的損耗很大,因此需要釆用高增益的天線、大功率發(fā)射機(jī)、低噪聲接收設(shè)備和高靈敏度調(diào)制解調(diào)器等,并且空間的電子環(huán)境復(fù)雜多變,系統(tǒng)必須要承受高低溫差大、宇宙輻射強(qiáng)等不利條件,因此衛(wèi)星的設(shè)備的材料必須是特制的,能適應(yīng)空間環(huán)境的。由于衛(wèi)星造價高,系統(tǒng)還必須采用高可靠性設(shè)計(jì)。
(5)需要解決信號傳播時延帶來的影響由于衛(wèi)星與地面站距離遠(yuǎn),信號傳輸?shù)臅r延很明顯。對一些業(yè)務(wù)(如話音)來說,必須采取措施解決時延帶來的影響。
(6) 需要解決衛(wèi)星的姿態(tài)控制問題由于空間的環(huán)境復(fù)雜多變,衛(wèi)星軌道可能有漂移,姿態(tài)可能有偏轉(zhuǎn),由于衛(wèi)星離地遠(yuǎn),因此輕微漂移和姿態(tài)偏轉(zhuǎn)可能造成地面接收的信號變化很大,因此衛(wèi)星的精確姿態(tài)控制也是必須解決的問題。
此外.還必須解決星蝕、地面微波系統(tǒng)與衛(wèi)星系統(tǒng)的干擾等問題,這些都是保證衛(wèi)星通信系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。
通信衛(wèi)星工作的基本原理如圖3-1所示。從地面站A發(fā)出無線電信號,這個微弱的信號 被衛(wèi)星甲的通信天線接收后,首先在通信轉(zhuǎn)發(fā)器中進(jìn)行放大、變頻和功率放大,最后再由衛(wèi) 星甲的通信天線把放大后的無線電波重新發(fā)向地面站B,從而實(shí)現(xiàn)地面站A和B之間的遠(yuǎn) 距離通信。當(dāng)?shù)孛嬲綛要和地面站C之間進(jìn)行通信時,與地面站A和B之間通信類似,地 面站B發(fā)出無線電信號,這個信號被衛(wèi)星甲接收后,再發(fā)送給衛(wèi)星乙,衛(wèi)星乙收到信號后, 再發(fā)送給地面站C,從而實(shí)現(xiàn)地面站B和C之間的遠(yuǎn)距離通信。如此,就可實(shí)現(xiàn)兩個或多個地面站的遠(yuǎn)距離通信。舉一個簡單的例子:如北京市某用戶要通過衛(wèi)星與大洋彼岸的另一用 戶打電話,先要通過長途電話局,由它把用戶電話線路與衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的北京地面站連 通,地面站把電話信號發(fā)射到衛(wèi)星,衛(wèi)星接到這個信號后通過功率放大器,將信號放大再轉(zhuǎn) 發(fā)到大西洋彼岸的地面站,地面站把電話信號取出來,送到受話人所在的城市長途電話局轉(zhuǎn) 接用戶。