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全球卫星通信系统中最常用的星体通信卫星天线波束

卫星通信技术是两个或多个地球站之间利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波进行通信的技术手段。 卫星通信系统由通信卫星和通过卫星连接的地球站两部分组成。 地球同步通信卫星又称地球同步卫星,是全球卫星通信系统中最常用的恒星。 他们将通信卫星发射到赤道上空35860公里的高度,使卫星的运动方向与地球自转方向一致,并且使卫星的运动周期恰好等于地球自转周期(24小时),从而使卫星能够始终同步运行。

1简要概述

对地静止卫星天线波束的最大覆盖面积可达地球表面总面积的三分之一以上。 因此,只要在地球静止轨道上等间隔放置三颗通信卫星,其天线波束基本可以覆盖整个地球(除极地地区),实现全球通信。 目前使用的国际通信卫星系统就是根据上述原则建立的。 这三颗卫星分布在大西洋、太平洋和印度洋上空。

卫星通信的优点

与其他通信手段相比,卫星通信具有诸多优点:一是无线电波覆盖面积大,通信距离远,可以实现多地址通信。 卫星波束覆盖范围内一跳最大通信距离为18000公里。 覆盖范围内的用户可以通过通信卫星实现多接入连接,进行即时通信。 二是传输频带宽宽,通信容量大。 卫星通信一般采用1~10吉赫兹的微波频段,频率范围较宽,可以在两点之间提供数百、数千甚至数万条语音通道,提供每秒数十兆甚至百兆的语音通道。 。 多兆位中高速数据通道还可以传输多个电视频道。 三是通信稳定性好、质量高。 大多数卫星链路都位于大气层之上的空间。 它们是恒定参数信道,传输损耗小,无线电波传播稳定。 它们在两个通信点之间不受各种自然环境和人为因素的影响,即使在发生磁爆炸或核爆炸的情况下,也能保持正常通信。

卫星通信的缺点

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卫星通讯

卫星传输的主要缺点是传输延迟大。 拨打卫星电话时,您无法立即听到对方的回复。 需要一段时间才能听到。 主要原因在于,尽管无线电波在自由空间的传播速度等于光速(每秒30万公里),但当它从地球站发送到同步卫星,再从同步卫星返回到对于接收地球站来说,这个“一上一下”的行程就要超过8??万公里。 打电话时,无线电波传播近16万公里来回答问题需要0.6秒的传输时间。 也就是说,说话者说完话后0.6秒才能听到对方的回声。 这种现象称为“延迟效应”。 由于“延迟效应”现象,拨打卫星电话往往不如在地面拨打长途电话方便。

2 工作原理

(1)上行发射站

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卫星通信技术:首先将视频处理电路处理后的视频信号与声音处理电路处理后的音频信号相加混合成基带信号卫星电话原理,然后对中频载波进行调制,将输入的基带信号变成70MHz中频谐波。 然后将中频信号上变频到指定的发射频率,然后送入高频功率放大器进行放大,然后由发射天线发射到卫星。 上行链路发射站可以向卫星发射一个或多个信号。 通常采用主波束较窄的大直径发射天线,以提高上行站的抗干扰能力。

1.视频信号处理流程

①预加重技术

当调制信号在接收端解调时,白噪声电平随着频率的增加而线性增加。 这种变化模式称为调制波的三角噪声特性,它使得图像信号的高频成分容易受到噪声的影响。 为了提高镜像信号高频端的信噪比,改善三角噪声特性,降低发射信号的微分增益和微分相位失真,对镜像信号进行预加重视频频道。 所谓预加重是指图像信号首先发送到发送端的预加重网络。 由于预加重网络具有高端增益高、低端增益低的特点,增强了图像信号的高频成分。

②能量扩散技术

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在具有水平和垂直同步信号的视频信号中,信号电平大部分时间处于黑白电平; 而中级的时间则较短。 采用这种视频信号对载波进行调频,会导致频谱能量过于集中在两侧且分布不均匀,对一些与之共享频段的地面通信造成较大干扰。 为了减少这种干扰,在限制发射功率的同时,还应该扩散信号频谱能量。 为此,人为地将频率约为30Hz的三角波添加到基带信号中,形成复合信号。 利用这种复合信号对载波进行调频,可以使信号频谱能量扩散并使其分布均匀。

2.音频信号处理流程

①音频信号的模拟传输方式

模拟传输方式首先对音频信号中高于视频信号上限频率的音频子载波进行调频,然后与经过预加重和能量扩散的图像信号相加混频。频分复用的方式形成基带信号。 然后对中频载波进行调频。 音频信号的模拟传输采用FM-FM(二次调频)传输方式。

②音频信号的数字传输方式

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数字传输过程首先对音频信号进行模数转换,即音频信号经过采样、量化、编码等一系列过程,将模拟声音信号转换为数字码流,并复用多个及时的数字化音频信号。 采用某种方法合成为数字信号,然后经过信号压缩、前向纠错编码和加扰等一系列处理,然后对高于图像最高频率的音频子载波进行相位调制。 将得到的音频调制信号与处理后的图像信号合成为基带信号,最后一起调制中频载波。

卫星通信 (2) 星载转发器

电视广播卫星上有C和Ku波段中继系统。 它接收来自上行发射站的信号,并将下行信号转发到卫星电视广播地面接收站。 它本质上是一个安装在赤道上方的中继站。 其工作原理与地面相同。 与不良连接类似。 它由接收和发射天线、应答器和电源组成。 转发器由高灵敏度宽带低噪声放大器、变频器、C、Ku波段功率放大器等组成,是决定卫星电视广播质量的关键。

星载转发器的电路结构一般有两种方式:一种是直接变频式,通过一次变频将上行微波频率转换为下行微波频率。

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另一种是二次变频式,将上行微波频率变为中频,放大后再变换为下行频率。 直接变换电路简单,但由于工作频率较高,对元件要求较高。 二次变频电路工作在中频,对元件要求低,可以轻松实现高增益和AGC控制。

(3)地面接收站

卫星电视接收站由天线部分、调谐器、卫星接收机等部分组成。 天线接收来自卫星的信号,通过高频头将低噪声的微弱电磁波信号放大,转换成频率为950~1450MHz的第一中频信号。 中频信号通过电缆发送至卫星接收机进行解调。 频道选择器从950~1450MHz的输入信号中选择要接收的某个电视频道的频率,并将其转换成固定的第二中频频率(通常为479.5MHz)。 经过中频放大和解调后,所包含的复合基带信号包括视频和音频信号。 视频信号被送到视频恢复电路,首先进行去加重处理。 所谓去加重过程,实际上是让视频信号通过一个频响特性与预加重频响特性相反的无源二端口网络,从而抵消预加重造成的频谱失真。网络上的信号并恢复原始信号。 由于发送端对信号进行了能量扩散处理,在视频信号中加入了30Hz的三角波扩散信号。 因此,接收端必须进行能量去扩散处理,去除视频信号上叠加的三角波信号,恢复视频信号的原始特性卫星电话原理,得到正常的视频信号。 音频信号被送到音频解调器进行放大、子载波解调、去加重,得到正常的音频信号。

3 发展趋势

卫星通信是军事通信的重要组成部分。 目前,一些发达国家和军事集团利用卫星通信系统传输信息,约占其军事通信总量的80%。

卫星通信的主要发展趋势是:充分利用卫星轨道和频率资源,开辟新的工作频段,综合传输各种数字业务,发展移动卫星通信系统。 卫星星向多功能、大容量发展,卫星通信地球站日趋小型化,卫星通信系统的保密性能和抗毁性进一步提高。