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1、第章卫星通信概述第章卫星通信概述第章卫星通信网第章卫星通信网第章卫星通信基本技术第章卫星通信基本技术第章移动卫星通信系统第章移动卫星通信系统课程体系课程体系第章卫星通信链路设计（自学）第章卫星通信链路设计（自学）参参 考考 书书 目目 卫星通信系统卫星通信系统，吕海寰等，人民邮电，吕海寰等，人民邮电 通信工程丛书通信工程丛书 卫星移动通信系统卫星移动通信系统，张更新等，人民邮电，张更新等，人民邮电 卫星导航系统概论卫星导航系统概论，边少锋等，电子工业，边少锋等，电子工业 卫星通信网络技术卫星通信网络技术，马刈非，国防工业，马刈非，国防工业教教 学学 要要 求求 遵守课堂纪律，自觉维护课堂秩序遵
2、守课堂纪律，自觉维护课堂秩序 以听为主，以记（笔记）为辅，认真听讲，以听为主，以记（笔记）为辅，认真听讲，完成重点内容的笔记完成重点内容的笔记 认真整理笔记，当堂掌握重点内容认真整理笔记，当堂掌握重点内容 课后认真对待思考题，争取有所提高课后认真对待思考题，争取有所提高 注重相互交流，以促共同提高注重相互交流，以促共同提高基本概念基本概念 通信通信：信息的传递（传递含有信息的消息）。：信息的传递（传递含有信息的消息）。基本概念基本概念 通信通信：信息的传递（传递含有信息的消息）。：信息的传递（传递含有信息的消息）。消息消息：以某种形式对主、客观事物运动状态：以某种形式对主、客观事物运动状态 的
3、具体描述。的具体描述。语音、文字、图像、数据等语音、文字、图像、数据等在通信中可以认为是通信传输的具体对象在通信中可以认为是通信传输的具体对象信息信息：消息中所包含的对收信者有用的内容，：消息中所包含的对收信者有用的内容，或者说是收信者感兴趣的那部分内容。或者说是收信者感兴趣的那部分内容。卫星通信卫星通信:基本概念基本概念 卫星通信是指利用人造地球卫星作为中卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。间进行的通信。ABCDE卫星通信卫星通信:基本概念基本概念 卫星通信是指利用人造地球卫星作为中卫星通信是指利用人造地
4、球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。间进行的通信。基本概念基本概念基本概念基本概念有卫星参与的通信就是卫星通信。（有卫星参与的通信就是卫星通信。（）基本概念基本概念宇宙通信（空间通信）宇宙通信（空间通信）:宇宙通信的三种形式：宇宙通信的三种形式：1、宇宙站与地球站之间的通信、宇宙站与地球站之间的通信2、宇宙站之间的通信、宇宙站之间的通信3、地球站相互间通过宇宙站的转发或、地球站相互间通过宇宙站的转发或 反射而进行的通信反射而进行的通信基本概念基本概念1、宇宙站与地球站之间的通信、宇宙站与地球站之间的通信基本概念基本概念2、宇宙站
5、之间的通信、宇宙站之间的通信基本概念基本概念3、地球站相互间通过宇宙站的转发或、地球站相互间通过宇宙站的转发或 反射而进行的通信反射而进行的通信卫星通信卫星通信:基本概念基本概念 卫星通信是指利用人造地球卫星作为中卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。间进行的通信。基本概念基本概念有卫星参与的通信就是卫星通信。（有卫星参与的通信就是卫星通信。（）卫星通信最终要实现地球站之间的通信卫星通信最终要实现地球站之间的通信1.1 1.1 卫星通信的概念卫星通信的概念和特点和特点1.2 1.2 卫星通信地球站卫星通信地球
6、站1.3 1.3 通信卫星通信卫星1.4 1.4 工作频段的选择及电波传播特点工作频段的选择及电波传播特点1.5 1.5 卫星通信的发展动态卫星通信的发展动态第章卫星通信概述第章卫星通信概述一、卫星通信的概念一、卫星通信的概念二、静止卫星与运动卫星二、静止卫星与运动卫星三、卫星通信的特点三、卫星通信的特点1.1 卫星通信的概念和特点卫星通信的概念和特点对地静止卫星：对地静止卫星：相对于地球表面上的任一点，卫星的位相对于地球表面上的任一点，卫星的位置保持固定不变。置保持固定不变。其轨道称为对地静止轨道，对地静止轨其轨道称为对地静止轨道，对地静止轨道有自然的和人工的两种。道有自然的和人工的两种。自
7、然静止轨道自然静止轨道人工静止轨道人工静止轨道（以地心为圆心，半径为（以地心为圆心，半径为42164.6公公里，运行方向与地球自转方向一致）里，运行方向与地球自转方向一致）在理想情况下，卫星入轨后，在理想情况下，卫星入轨后，无需再为克服地心引力而消耗能量，无需再为克服地心引力而消耗能量，故称之为故称之为“自然的自然的”。（地球半径。（地球半径为为6378公里，则卫星距离地面的高公里，则卫星距离地面的高度为度为35860公里）公里）人工静止轨道人工静止轨道自然静止轨道自然静止轨道（以地心为圆心，半径为（以地心为圆心，半径为42164.6公公里，运行方向与地球自转方向一致）里，运行方向与地球自转方
8、向一致）近年来，为了克服卫星通信传输近年来，为了克服卫星通信传输时延长的缺点，有人提出了低高度的时延长的缺点，有人提出了低高度的人工对地静止通信卫星的设想，在地人工对地静止通信卫星的设想，在地面上不断地向卫星发射激光或微波能面上不断地向卫星发射激光或微波能量，以供给卫星用以克服地心的引力，量，以供给卫星用以克服地心的引力，保持卫星正常运转。保持卫星正常运转。对地非静止卫星：对地非静止卫星：相对于地球表面上的任一点，卫星的位相对于地球表面上的任一点，卫星的位置不断地变化。又称运动卫星。置不断地变化。又称运动卫星。一、卫星通信的概念一、卫星通信的概念二、静止卫星与运动卫星二、静止卫星与运动卫星三、
9、卫星通信的特点三、卫星通信的特点1.1 卫星通信的概念和特点卫星通信的概念和特点1.1 卫星通信的概念和特点卫星通信的概念和特点优点优点:1.通信距离远，费用与通信距通信距离远，费用与通信距离无关。离无关。卫星轨道卫星轨道静止卫星静止卫星赤道赤道42.4%18000km2.覆盖面积大，以广播形式工作，覆盖面积大，以广播形式工作，便于实现多址联接。便于实现多址联接。在卫星天线波束的覆盖区内，无论在在卫星天线波束的覆盖区内，无论在什么地方，都可以利用共同卫星进行相互什么地方，都可以利用共同卫星进行相互间的通信。这种能同时实现多方向、多地间的通信。这种能同时实现多方向、多地点通信的能力，称为点通信的
10、能力，称为“多址联接多址联接”技术。技术。1.1 卫星通信的概念和特点卫星通信的概念和特点优点优点:3.通信频带宽，传输容量大，能通信频带宽，传输容量大，能传递的业务类型多。传递的业务类型多。1.1 卫星通信的概念和特点卫星通信的概念和特点优点优点:4.可以自发自收进行监测。可以自发自收进行监测。1.1 卫星通信的概念和特点卫星通信的概念和特点优点优点:5.机动灵活。机动灵活。1.1 卫星通信的概念和特点卫星通信的概念和特点优点优点:6.通信链路稳定可靠，传输质通信链路稳定可靠，传输质量高。量高。1.1 卫星通信的概念和特点卫星通信的概念和特点优点优点:1.卫星寿命短卫星寿命短1.1 卫星通信
11、的概念和特点卫星通信的概念和特点缺点缺点:（1）部件故障导致的不可修复）部件故障导致的不可修复（2）推进剂携带量有限）推进剂携带量有限 控制卫星入轨控制卫星入轨推进剂的应用推进剂的应用 轨道位置保持轨道位置保持 姿态保持姿态保持 在理想条件下的人造地球卫星运动在理想条件下的人造地球卫星运动轨道应该是严格按照理论值运转的，但轨道应该是严格按照理论值运转的，但由于一些因素的影响，卫星运动的实际由于一些因素的影响，卫星运动的实际轨道不断发生不同程度偏离理想轨道的轨道不断发生不同程度偏离理想轨道的现象。这一现象称为现象。这一现象称为摄动摄动。引起人造卫星摄动的原因：引起人造卫星摄动的原因：太阳、月亮引
12、力的影响太阳、月亮引力的影响低高度卫星，可以忽略。低高度卫星，可以忽略。高高度卫星，不能忽略。高高度卫星，不能忽略。太阳、月亮引力的影响：太阳、月亮引力的影响：自然轨道上的静止卫星所受到的引自然轨道上的静止卫星所受到的引力关系：力关系：太阳引力太阳引力1/37地球引力地球引力 月亮引力月亮引力1/6800地球引力地球引力太阳、月亮引力的影响：太阳、月亮引力的影响：从地球上看，这种摄动使从地球上看，这种摄动使“静止静止”卫星的位置主要在南北方向上缓慢卫星的位置主要在南北方向上缓慢地漂移。地漂移。太阳、月亮引力的影响：太阳、月亮引力的影响：引起人造卫星摄动的原因：引起人造卫星摄动的原因：太阳、月亮
13、引力的影响太阳、月亮引力的影响地球引力场不均匀的影响地球引力场不均匀的影响地球引力场不均匀的影响地球引力场不均匀的影响 由于地球并非理想的球体而是略呈由于地球并非理想的球体而是略呈椭球状，且表面起伏不平，这样就使地椭球状，且表面起伏不平，这样就使地球四周等高度处的引力不保持为常数，球四周等高度处的引力不保持为常数，即使在静止轨道上，地心引力仍然有微即使在静止轨道上，地心引力仍然有微小起伏。小起伏。西西东东地球引力场不均匀的影响地球引力场不均匀的影响 对静止卫星而言，瞬时速度的起伏，对静止卫星而言，瞬时速度的起伏，将使它的位置在东西方向上漂移。将使它的位置在东西方向上漂移。引起人造卫星摄动的原因
14、：引起人造卫星摄动的原因：太阳、月亮引力的影响太阳、月亮引力的影响地球引力场不均匀的影响地球引力场不均匀的影响地球大气层阻力的影响地球大气层阻力的影响高高度卫星，不考虑其影响。高高度卫星，不考虑其影响。低高度卫星，须考虑其影响。低高度卫星，须考虑其影响。地球大气层阻力的影响地球大气层阻力的影响 低高度卫星，大气阻力可能有一定低高度卫星，大气阻力可能有一定的影响，它将使卫星的机械能受到损耗，的影响，它将使卫星的机械能受到损耗，从而使轨道日渐缩小。从而使轨道日渐缩小。地球大气层阻力的影响地球大气层阻力的影响引起人造卫星摄动的原因：引起人造卫星摄动的原因：太阳、月亮引力的影响太阳、月亮引力的影响地球
15、引力场不均匀的影响地球引力场不均匀的影响地球大气层阻力的影响地球大气层阻力的影响太阳辐射压力的影响太阳辐射压力的影响太阳辐射压力的影响太阳辐射压力的影响 对于一般卫星来说，太阳辐射压力对于一般卫星来说，太阳辐射压力的影响均不予考虑，但对于表面积较大的影响均不予考虑，但对于表面积较大（如带有大面积的太阳能电池帆板）且（如带有大面积的太阳能电池帆板）且定点精度要求高的静止卫星来说，就必定点精度要求高的静止卫星来说，就必须考虑太阳辐射压力引起的静止卫星在须考虑太阳辐射压力引起的静止卫星在东西东西方向上的位置漂移。方向上的位置漂移。引起人造卫星摄动的原因：引起人造卫星摄动的原因：太阳、月亮引力的影响太
16、阳、月亮引力的影响地球引力场不均匀的影响地球引力场不均匀的影响地球大气层阻力的影响地球大气层阻力的影响太阳辐射压力的影响太阳辐射压力的影响 摄动对静止卫星定点位置的保持摄动对静止卫星定点位置的保持非常不利。为此，在静止卫星通信系非常不利。为此，在静止卫星通信系统中必须采取位置保持技术，以克服统中必须采取位置保持技术，以克服摄动的影响，使卫星位置的经纬度误摄动的影响，使卫星位置的经纬度误差始终保持在允许的范围内。差始终保持在允许的范围内。西西东东1.卫星寿命短卫星寿命短1.1 卫星通信的概念和特点卫星通信的概念和特点缺点缺点:（1）部件故障导致的不可修复）部件故障导致的不可修复（2）推进剂携带量有限）推进剂携带量有限 控制卫星入轨控制卫星入轨推进剂的应用推进剂的应用 轨道位置保持轨道位置保持 姿态保持姿态保持姿态保持方法：姿态保持方法：自旋稳定法自旋稳定法三轴稳定法三轴稳定法2.需要先进的空间和电子技术需要先进的空间和电子技术1.1 卫星通信的概念和特点卫星通信的概念和特点缺点缺点:发信者发出的消息传到收信者发信者发出的消息传到收信者手中需要一定的时间，这一时间就手中需要一定的时间，这一
