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第七章 　　教学重点 第七章　卫星通信系统 7.1　概述 　一、卫星通信系统的组成 　　二、卫星通信的工作频率和特点 　三、卫星通信的多址连接方式 7.2 通信卫星的组成 　一、控制系统 　二、天线系统 　三、通信系统 　四、遥测指令系统 　五、电源系统 　　六、温控系统 7.3 卫星地面站的组成 　一、天线馈电系统 　二、地面站发射系统的组成 　三、地面站接收系统的组成 7.4 卫星通信应用举例 　 一、小天线地面站的VSAT系统 　 二、低轨道卫星移动通信系统 本章小结 对卫星进行姿态和位置控制所用的喷射推进装置的点火；行波管高压电源的开、关；发生故障的部件与备用部件的转换，以及地球对卫星内部各种设备的控制等等，都是由遥控指令系统来完成的。 　 2．遥控指令系统 指令信号由地球的控制站发出，在卫星转发器内被分离出来，经检波、解码后送至控制设备，控制各种执行机构实施指令。 　　通信卫星用的电源有太阳能电池和化学电池。 　 太阳能电池是通信卫星的基本电源，由光电器件组成。从太阳能电池直接输出的电压是不稳定的，必须经电压调整后才能供给负载。 　 在通信卫星上装有可以充、放电的化学电池与太阳能电池并用。在没有日蚀期间，由太阳能电池给化学电池充电。在日蚀期间，则由化学电池供电。 　 1．太阳能电池 　 2．化学电池 　　卫星受到太阳能辐射时和环绕地球转到背向太阳一面时的温度差别很大，而且变化频繁，同时卫星内因行波管功率放大器及电源系统等产生热而升温。而星内的电子设备如本振等，必须温度稳定，否则影响通信质量。所以，卫星内必须装有温度控制系统。 一、天线馈电系统 二、地面站发射系统的组成 三、地面站接收系统的组成 　 地面站是卫星通信系统的重要组成部分。它的作用有两个，一是向卫星发射信号；二是接收经卫星转发的，来自其它地面站的信号。 　 按照安装方式及规模不同，地面站可分为固定站、移动站和可拆卸站。按照用途不同，地面站又可按使用不同的天线直径，分为30m站、10m站、5m站、3m站、1m站等。 　 一个标准的地面站如图7.7所示，由天线系统、发射系统、接收系统、通信控制系统、终端系统和电源系统等六部分组成。 图7.7 地面站系统的总体组成方框图 　 信号流程： 1.市内的电话和电视信号经微波线路或电缆送到地面站的终端接口设备。 2.发送系统将来自终端的基带信号（多路复用信号）进行高频调制且放大到足够的功率后送至天线； 3.从天线上接收到的卫星转发来的信号通过馈电设备分给接收系统，完成解调、放大和滤除干扰的任务，输出基带复用信号至终端系统。 4.终端系统将各路电话信号、电视信号以及数据等分离，再分别送至用户。 　 地面站的天线馈电系统是决定地面站容量和通信质量的关键设备之一。 　 天线系统的建设费用约占整个地面站的三分之一。 　 在馈电系统中，应该尽量使接收和发射信号很好地分离，以便收发共用一部天线。 对天线系统的主要技术要求是高增益、低噪声、频带宽，以及方向性要好。 天线馈电系统由天线、馈电和天线方向跟踪控制二部分组成。 　　1．天线 　　地球站的天线大多采用抛物面天线，这种天线的原理如图7.8所示。它由初级辐射器、副反射器和主反射器组成。副反射器是双曲面形的，主反射器是抛物面形的。初级辐射器的等效辐射中心与副反身器的共轭焦点O2重合。 　 电磁波从初级辐射器辐射出来，先照射到副反射器上，副反射器把电磁波反射到主反射器上，主反射器把电磁波变成平行波束发射，从而提高了波束的方向性。接收时，电磁波的路径与上述过程相反。 　 工作原理： 图7.8 抛物面天线 　　2．馈电和天线方向跟踪控制 　　馈电设备接在天线与发射机和接收机之间。它的作用的把发射机输出的射频信号馈送给天线，同时将天线接收到的电磁波送给接收机，即起着传输能量和分离收、发电波的作用。 馈电部分由馈源喇叭（即一次幅射器）、波导元件（包括定向耦合器、极化变换器和极化分离器）和馈线组成，如图7.9所示。馈电设备的损耗必须足够小。 图7.9 馈线系统的组成方框图 从发射机来的线极化波通过极化变换器，变成（例如右旋园）极化波送到天线发射出去。接收时，天线收到的则应与发射时极化方向不同的波（例如左旋圆极化波），仍通过极化变换器，变成线极化波再送入接收机。 　 工作原理： 图中的极化分离器即双工器，是分开发射波和接收波用的。图中的跟踪△信号和跟踪∑信号是为操纵天线自动跟踪卫星所需要的。为了使天线能转动，系统装有方位、俯仰转动装置。 地面站大功率发射系