信息与通信工程学院通信技术研究所1第九章第九章卫星通信系统卫星通信系统本章主要内容卫星通信系统的组成及工作原理各部分功能及组成卫星通信系统工作过程2卫星通信系统的组成及工作原理卫星通信系统的组成及工作原理卫星转发器发射机频率变换接收机双工器多调发发调多路制射射制路复器机机器复用用双双工工器器多多路路调接天线馈电设备接解分制收收调分离器机机器离3其中上行线路和下行线路就是无线电波传播的路径。为了进行双向通信，每一地面站均应包括发射系统和接收系统。由于收、发系统一般是共用一副天线，因此需要使用双工器以便将收、发信号分开。地面站收、发系统的终端，通常都是与长途电信局或微波线路连接。地面站的规模大小则由通信系统的用途而定。卫星转发器的作用是接收地面站发来的信号，经变频、放大后，再转发给其它地面站。卫星转发器由天线、接收设备、变频器、发射设备和双工器等部分组成。4卫星通信系统的组成通信卫星（空间分系统）、卫星通信地球站、跟踪遥测指令分系统、监控管理分系统、地面传输线路5各部分功能及组成各部分功能及组成1、通信卫星（空间分系统）功能--设在空中的微波中继站组成天线分系统通信分系统(卫星转发器)电源分系统跟踪遥测指令分系统通信卫星的有效载荷：控制分系统全部通信转发器和天线6通信卫星的设备组成7天线分系统遥测、指令和信标天线全向天线，以便在任意卫星姿态可靠的接收指令和向地面发射遥测数据及信标；若遥测、遥控信号和通信采用同一频段，则不需另设遥测、遥控天线。通信天线通信用微波定向天线，用来接收和辐射用户信号；根据波束宽度可分为覆球波束天线、点波束天线、赋形波束天线。8覆球波束天线全球波束天线，其波束恰好能覆盖卫星对地球的整个视区(40%)，波束半功率宽度为17.4度。点波束天线覆盖面积小，波束半功率宽度只有几度，波束较窄，天线增益高，能把辐射的能量集中于比覆球波束小的多的区域。赋形波束天线覆盖区域不规则，视通信服务区而定的天线。覆盖某一国家版图的国内波束天线、区域波束天线、半球波束天线、多波束天线。可以灵活覆盖特定区域，有效抗干扰。9通信分系统（转发器）功能宽频带的收、发信机，转发各地球站的信号。要求附加噪声和失真小，要有足够的工作频带，要有足够大的输出功率和总增益，频率稳定度和可靠性尽量高。分类透明转发器、处理转发器。10透明转发器收到地面发来的信号后仅进行低噪声放大、变频和功率放大后发回地面，对信号不进行任何加工和处理，即单纯完成转发任务的转发器；对工作频带内的任何信号都是“透明”的通路；按其变频次数分为一次变频和二次变频两种。11发射天线低噪声放大混频高功放本振（a）一次变频方案适用于载波数量多、通信容量大的系统，射频带宽500MHz；转发器的输入、输出特性是线性的，允许多载波工作，适于多址连接。12接收天线发射天线中频放大器混频分路器合路器混频功放放大本振本振I主振源II（b）二次变频方案中频增益高，转发器增益达80~100dB，电路工作稳定；中频带宽窄，不适于多载波工作；容量不大、所需带宽较窄的系统宜采用二次变频。13处理转发器除了信号转发外，还具有信号处理功能（星上处理）。接收天线信号处理单放大器变频解调调制功放元本振主振源本振变频14(1)信息处理转发器对信号本身加工处理，将接收信号变成基带信号，进行再生、编码识别、帧结构重新排列等处理，再用下行频率发射回去；可以消除噪声积累，在保证同样通信质量的情况下，减少转发器发射功率。(2)空间交换(路由)转发器信号处理单元是微波开关矩阵，实现不同天线波束之间的信号交换，起空间交换机的作用，根据地面指令把转发器的不同输入信号切换到适当的下行信道，也可用预先编制的切换程序提供切换。上行和下行线路可分别选用不同的调制方式，得到最佳传输。(3)在处理器中对基带信号进行其它更高级的处理如上行频分多址、下行时分多址，解扩、解跳等抗干扰处理，以满足不同的需要，相对于前两种方案要复杂一些。15控制分系统作用：在地面遥控指令站的指令控制下，对卫星进行位置控制、姿态控制、温度控制、各设备工作状态控制以及主备用设备的切换等。组成：由一系列机械或电子可控调整装置组成，如各种喷气推进器、各种驱动装置和转换开关等。工作过程：根据星上跟踪遥测指令分系统接收