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南京邮电大学 通信与信息工程学院 卫星通信实验报告 院 系 通信与信息工程 专 业 通信工程 班 级 B110106 学 号 姓 名 蔡宇杰 实验一 卫星信号传输测试 实验二 天线馈源系统测试 卫星通信技术实验室 2014年10月13日 实验一 卫星信号传输测试 一、实验目的 1．掌握卫星通信系统的组成及其工作原理。 2．掌握频谱分析仪的操作和参数设置。 3．掌握天线对准卫星的调整方法。 4. 掌握地球站发送和接收参数的设置、EB/N0、误码率和接收信号频谱的测量方法。 5．掌握天线方向图的测量原理和方法。 二、实验内容 1．安装调整便携站、固定站卫星通信地球站设备，使其工作正常。 2．调整便携站、固定站卫星通信地球站天线对准目标卫星。 3．用频谱仪测量便携站、固定站接收的卫星信标信号电平，并测出天线极化隔离度。 4．利用卫星链路在便携站、固定站两个地球站之间传输IP电话(或其他）信号。 5．按要求调整便携站、固定站的接收和发送参数，使卫星通信系统处于最佳工作状态。 6．改变传输速率，测试不同传输速率下便携站发、固定站收的EB/N0、误码率和接收信号频谱，观察不同传输速率下接收信号的质量有何变化。 7．测量便携站天线接收方向图，计算便携站天线接收增益。 三、实验原理 3．1卫星通信实验系统的组成及其主要部件作用 图1-1是实验用的一种简单的卫星通信系统，它由一颗卫星转发器，两个地球站和上行线路、下行线路组成，并构成卫星链路，进行卫星信号的传输测试。 1．卫星转发器 卫星转发器是一个建立在空中的微波中继站。卫星转发器由天线、双工器、接收设备、变频器和发射设备等组成。作用是将地球站发来的上行信号进行低噪声放大，变频，再经功率放大后发到其他地球站。 2．上行线路、下行线路 从地站到卫星这一段线路称为上行线路，从卫星到地站这一段线路称为下行线路用户通过地站接入卫星通信线进行通信。 Ku频段0.9米天线便携式卫星通信地面站 Ku频段1.2米天线固定式卫星通信地面站 图1-1 卫星通信实验系统原理框图 1) 天馈线 天馈线由天线、馈线、双工器、天线伺服控制器等部分组成。天线用来向卫星发射信号，同时接收来自卫星的信号。双工器将地球站的接收信号和发射信号分开、保证接收和发射互不干扰。天线伺服控制器用来调整天线对准卫星，并对卫星进行高精度跟踪。 2) BUC BUC是上变频功率放大器，其任务是将调制器送来的中频信号上变频和功率放大，送天线发到卫星。 3) LNB LNB是低噪声下变频器，其任务是将接收的卫星信号进行低噪声放大和下变频，送解调器解调。 4） 卫星调制解调器 卫星调制解调器工作在L频段，主要对发送信号进行信道编码(完成扰码、差分编码、前向纠错编码)和调制，对接收信号进行解调和信道译码（完成前向纠错译码、差分解码、去扰码）。并测出误码率和EB/N0。 3．2 地球站天线对星调整 1．地球站天线对准卫星的方位角、仰角和极化角 1) 方位角(AZ)：从接收点到卫星的视线在接收点的水平面上有一条正投影线，从接收点的正北方向开始，顺时针方向至这条正投影线之间的角度称为方位角。 2) 仰角(EL)：从接收点仰望卫星的视线与水平线构成的夹角称为仰角。 3) 极化角(P )：极化角是由于接收所在位置与卫星所在经度差及地球曲率的影响，而使天线馈源波导口相对于地所形成的倾角 图1-2 方位角、仰角、极化角示意图 4）方位角、仰角、极化角计算公式 方位角、仰角、极化角是由地球站天线的位置和同步轨道卫星的位置确定的。 设地球站经度为λe (东经为正，西经为负)，纬度为φe (北纬为正，南纬为负)，卫星经度为λs (东经为正，西经为负)，方位以正北为零，顺时针方向为正，利用静止卫星和地球站的几何关系，可推出地球站天线对准卫星的方位角AZ、仰角EL和极化角P 的计算公式。 当地球站天线位于北半球时，天线对准卫星的方位角、仰角、极化角计算公式为： （1-1） （1-2） （1-3） 式中：Re—— 地球