第1章 微波与卫星通信概述教程.ppt

（1）全球波束天线：波束宽度约为17°～18°。 （2）点波束天线：其波束比全球波束窄得多，故增益较高，但其辐射的区域比全球波束小得多。 （3）区域波束天线： 如果地面要求覆盖的区域形状不规则，就要用区域波束天线，也称赋形波束天线。 其覆盖区域可通过修改天线反射器的形状或使用多个馈源从不同方向照射天线反射器，由反射器产生多个波束的组合来实现。如图1-27及图1-28所示。 图1-27 卫星天线系统示意图 图1-28 各种波束覆盖示意图 1.4.3地球站的天线馈线系统 1.概述 地球站的天线是卫星通信中最具特色的设备，是一个庞大的系统。当卫星通信用C频段和Ku频段时，根据地球站天线的口径大小可划分为大、中、小三种站型。 2. 地球站天线馈线系统的组成 图1-29所示的为地球站的天线馈线系统方框图。它与视距微波通信天馈线系统相比，显然多了一套天线跟踪卫星的系统，即地球站天线的轴要始终对准卫星方向。 图1-29 地球站天线馈线系统的组成 3.与天线馈源连接的低噪声放大器 地球站的收信系统在接收信号的同时，也会有各种线路噪声被接收。 图1-30 天线系统与机房的连接 1.5 微波与卫星通信的频率配置 1.5.1微波通信的射频频率配置 1.频率配置的基本原则 不论是模拟微波还是数字微波，其频率配置都应符合下面的基本原则。 （1）在一个中间站，一个单向波道的收信和发信必须使用不同频率，而且有足够大的间隔，以避免发送信号被本站的收信机收到，使正常的接收信号受到干扰。 （2）多波道同时工作时，相邻波道频率之间必须有足够的间隔，以免互相发生干扰。 （3）整个频谱安排必须紧凑，使给定的频段能得到经济的利用。 （4）因微波天线和天线塔建设费用很高，多波道系统要设法共用天线。所以选用的频率配置方案应有利于天线共用，达到天线建设费用低，又能满足技术指标的目的。 （5）对于外差式收信机，不应产生镜像干扰，即不允许某一波道的发信频率等于其他波道收信机的镜像频率。 图1-31 多波道二频制的频率配置方案 2.数字微波频率配置方案举例 对于数字微波通信系统的频率配置，CCIR正在逐步提出相应的建议书。 图1-32 多波道的频率配置间隔 1.5.2卫星通信频段的选取 1.考虑的主要因素 选取工作频段时，考虑的主要因素有： （1）天线系统接收的外界干扰噪声要小； （2）电波传播损耗要小； （3）适用于该频段的设备重量要轻，且体积小； （4）可用频带宽，以便满足传输信息的要求； （5）与其他地面无线系统（雷达系统、地面微波中继通信系统等）之间的相互干扰要尽量小； （6）尽可能地利用现有的通信技术和设备。 2.卫星通信的无线电窗口 目前大多数卫星通信系统选择了如下频段： （1）UHF（超高频）频段——400/200MHz； （2）微波L频段——1.6/1.5GHz; （3）微波C频段——6.0/4.0GHz; （4）微波X频段——8.0/7.0GHz; （5）微波Ku频段——14.0/12.0GHz和14.0/11.0GHz; （6）微波Ka频段——30/20GHz。 随着通信业务的迅速增长，人们正在探索应用更高频段的可能性。1971年的世界无线电行政会议已确定将宇宙通信的频段扩展到275GHz。 3.通信卫星的姿态控制 卫星上装有通信用的定向天线，要求定向天线的波束应指向地球中心或某覆盖区的中心。 （1）角度惯性控制 角度惯性控制也叫自旋稳定法，是早期静止卫星常用的姿态控制方法。 采用自旋稳定法的卫星，如IS-Ⅲ，IS-Ⅳ等，卫星的天线要安装在一个平台上。 （2）三轴稳定法 三轴稳定法是指卫星的姿态是由稳定穿过卫星重心的三个轴来保证的。这三个轴分别在卫星轨道的切线、法线和轨道平面的垂线等三个方向上，分别对应叫做滚动轴、俯仰轴和偏航轴，如图1-18所示。 三轴可以采用喷气、惯性飞轮或电机等来直接分别控制每个轴保持稳定。 图1-18 三轴稳定法示意图 4.静止卫星的观察参数 在地球站的调测、开通和使用过程中，都要知道地球站天线工作时的方位角Φa和仰角Φe。此外，为了计算自由空间的传播损耗，还必须知道地球站与卫星之间的距离——站星距。 图1-19示出了静止卫星S与地球站A的几何关系。 图1-19 静止卫星观察参数图解 【例1-1】“亚太一号”卫星的星下点s′的经度为φ2=138.00E(东经)，北京地球站的参数为 φ1=116