卫星通信技术及其在石油行业的应用.PPTVIP

卫星通信技术及其在石油行业的应用 主讲人：吴彦伟 中国石油西南油气田通信公司 1 、卫星通信的基本概念 卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在两个或多个地面站之间进行的通信过程或方式。卫星通信属于宇宙无线电通信的一种形式，工作在微波频段。 宇宙通信是以宇宙飞行体或通信转发体作为对象的无线电通信。它可分为三种形式： （1）地球站与宇宙站间的通信； （2）宇宙站之间的通信； （3）通过宇宙站的转发或反射进行的地球站之间的通信。 人们常把第三种形式称为卫星通信。宇宙站是指地球大气层以外的宇宙飞行体（如人造卫星和宇宙飞船等）或其它星球上的通信站。地球站是指设在地面、海洋或大气层中的通信站，习惯上统称为地面站。 卫星通信是在地面微波中继通信和空间技术的基础上发展起来的。微波中继通信是一种“视距”通信，即只有在”看得见”的范围内才能通信。而通信卫星的作用相当于离地面很高的微波中继站。由于作为中继的卫星离地面很高，因此经过一次中继转接之后即可进行长距离的通信。图1是一种简单的卫星通信系统示意图，它是由一颗通信卫星和多个地面通信站组成的。 由图1可见，离地面高度为he的卫星中继站，看到地面的两个极端点是A和B点，即S长度将是以卫星为中继站所能达到的最大通信距离。其计算公式为 （1） he =500km时，由公式求得S=4892km； （2） he =35800km时，S=18100km。 由于卫星处于外层空间，即在电离层之外，地面上发射的电磁波必须能穿透电离层才能到达卫星；同样，从卫星到地面上的电磁波也必须穿透电离层，而在无线电频段中只有微波频段恰好具备这一条件，因此卫星通信使用微波频段。 卫星通信系统频段划分及其用途 (1) UHF波段（300/3000MHz），地面无线，Little LEO； (2) L波段（1/2GHz），移动通信和静止卫星测控指令传输； (3) S波段（ 2/4GHz），同上 (4) C波段（4/7GHz），多数商用卫星固定业务，已拥挤； (5) X波段（7/12GHz），雷达，地球探测； (6) Ku波段（12/18GHz），商用，正大量使用； (7) Ka波段（20/40GHz），开始使用 2、通信卫星的分类 目前，通信卫星的种类繁多，按不同的标准有不同的分类。下面我们给出几种常用的卫星种类。 (1)按卫星的结构可分为： 无源卫星和有源卫星两类 无源卫星是运行在特定轨道上的球形或其它形状的反射体，没有任何电子设备，它是靠其金属表面对无线电波进行反射来完成信号中继任务的。在20世纪50~60年代进行卫星通信试验时，曾利用过这种卫星。 目前，几乎所有的通信卫星都是有源卫星，一般多采用太阳能电池和化学能电池作为能源。 这种卫星装有收、发信机等电子设备，能将地面站发来的信号进行接收、放大、频率变换等其它处理，然后再发回地球。这种卫星可以部分地补偿在空间传输所造成的信号损耗。 (2)按通信卫星的运行轨道可分为： ①赤道轨道卫星（指轨道平面与赤道平面夹角φ=0°）； ②极轨道卫星（φ=90°）； ③倾斜轨道卫星（0°φ90°）。 所谓轨道就是卫星在空间运行的路线。见图2。 (3)按卫星离地面最大高度h的不同可分为： ①低轨卫星 (LEO Low Earth Orbit) 500-1500km ②中轨卫星 (MEO Medium Earth Orbit) 10000-20000km ③静止轨道卫星 (GEO Geostationary Earth Orbit) 35786km (4) 按卫星与地球上任一点的相对位置可分为： 同步卫星和非同步卫星 同步卫星是指在赤道上空约35800km高的圆形轨道上与地球自转同向运行的卫星。由于其运行方向和周期与地球自转方向和周期均相同，因此从地面上任何一点看上去，卫星都是“静止”不动的，所以把这种对地球相对静止的卫星简称为同步（静止）