衛星通信地面站,衛星通信地面站是什么意思

衛星通信地面站,衛星通信地面站是什么意思

任何一條衛星通信線路都包括發端和收端地面站、上行和下行線路以及通信衛星轉發器?？梢?，地面站是衛星通信系統中的一個重要組成部分。

地面站的分類

地面站的基本作用是向衛星發射信號，同時接收由其它地面站經衛星轉發來的信號。根據衛星通信系統的性質和用途的不同，可有不同形式的地面站。如：按站址的固定與否、G/T值的大小、用途、天線口徑以及傳輸信號的特征等多種方法來分類。

1） 按站址特征分類：可分為固定站、移動站（如艦載站、機載站和車載站等）、可拆卸站（短時間能拆卸轉移地點的站）。在固定站中又可分為大型標準站和小型非標準站，前者多用于國際通信和國內大城市間的通信，而后者多用于國內中、小城市或軍事通信；移動式地面站特別是車載站，由于它機動靈活，在軍事通信中有廣泛的應用。

2） 按G/T值分類：地面站性能指數G/T值是反映地面站接收系統的一項重要技術性能指標。其中G為接收天線增益，T為表示接收系統噪聲性能的等效噪聲溫度。G/T值越大，說明地面站接收系統的性能越好。

3） 按用途分類：可分為民用、軍用、廣播、航海、實驗等地面站。

4） 按天線口徑分類：可分為1米站、5米站、10米站以及30米站等等。

5） 按傳輸信號的特征分類：可分為模擬通信站和數字通信站。

對地面站電氣性能的基本要求

1、工作頻率范圍

這是指地面站的射頻工作范圍。如：工作在6/4GHz的衛星地面站，在FDMA（頻分多址）系統中，應在5.925～6.425GHz的上行頻率范圍內，按系統的分配選取其中一個或若干個頻率作為本站的上行發射頻率；而在3.700～4.200的上地頻率范圍內，根據通信需要，接收衛星轉發的一個或若干個射頻信號。此外，還應考慮必要時載頻的更換。用于TDMA（時分多址）的地面站，因所有站的射頻相同，只需滿足通信信道的頻帶要求（取決于系統的信號傳輸速率）即可。

2、性能指數G/T值

衛星轉發器的功率由于受到各種因素的限制還不能任意加大的情況下，對地面站的G/T值就要求比較高了。為此一方面要使地面天線有足夠大的增益G，另一方面要求整個接收系統引入的噪聲（通常以系統的噪聲溫度T表示）應盡可能地小。G/T值代表了接收地面站的性能，故稱為地面站性能指數。

3、有效全向輻射功率（EIRP）及其穩定度

地面站天線的增益與饋入功率之乘積稱為有效全向輻射功率。其含義是：為了保持同一接收點的接收電平不變，用無方向性天線代替原有方向性天線時所應饋入的等效功率。EIRP是表征地面站發射能力的一項重要指標。這一指標數值越大，樗著地面站的發射能力越強。對于地面站來說，還要求其發射功率非常穩定，即EIRP不能有大幅度變動，否則影響系統的通信質量。為此要求EIRP 額定值的變化量不超過＋/－0.5dB。

5、射頻能量的擴散

當傳輸電話信號時，要求輕負荷時的射頻能量不超過規定值，以減小交調噪聲干擾。

6、干擾波輻射

由地面站產生的干擾波，會對其它地面站和地面微波通信系統造成干擾。因此，對于多載波工作所的引起的交調分量應瀕于2dBW/4KHz，總的帶外輻射應小于4dBW/4KHz。

地面站的組成和各分系統簡介

在各種衛星通信系統中所用的地面站是多種多樣的，而一個典型的雙工地面站設備應當包括信道終端分系統、大功率發射分系統、高靈敏度接收分系統、天線饋電分系統、伺服跟蹤分系統、電源分系統以及監控分系統等部分。

1、信道終端分系統

信道終端分系統中發端設備的作用是對基帶信號進行惹事處理，并對中頻（如70MHz）進行調制；收端設備的作用與上述過程相反。

信道終端設備，按其處理信號開工的不同可分為模擬制信道終端設備和數字式信道終端設備；按通信業務可分為電視、電話、數據等信道終端設備。

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各單元功能如下：電話基帶處理單元的作用是將發終端送來的頻分復用基帶信號進行處理，即進行予加重、自動增益控制、峰值限幅、加入能量擴散信號和加入導頻信號等；頻率調制器單元的作用是用基帶處理單元輸出的信號對70MHz的中頻調頻信號；中頻放大單元的作用是放大中頻調頻信號，并對幅頻特性和群時延特性進行一定的均衡。

2、發射分系統

在標準地面站中，需要向衛星發射幾百瓦以至十幾千瓦的大功率微波信號。為了實現多址通信，還常常向其它地面站同時發射數個載波。因此，地面站應能在高電壓、大功率、寬頻帶和多載波的情況下工作。此系統包括上變頻器、自動功率控制器、發射波合成器、激勵器和大功率放大器等部分。

從發終端送來的中頻寬帶調頻信號經上變頻器（一般采用參量變頻器）變換成微波信號。上變頻器的所用的本機振蕩頻率由本振（又叫泵源）產生，本振一般采用晶振鎖相倍頻的方法，以產生頻率穩定度很高的微波振蕩頻率。

衛星通信工作頻段及電波傳播特點

工作頻段選擇

衛星通信選用的工作頻段會直接影響系統的傳輸容量，影響地面站和轉發器的發射功率、天線尺寸以及通信質量。選擇工作頻段的主要原則是：1）電波傳輸損耗要小2）天線系統接收的外部噪聲要小3）有較寬的頻帶以滿足通信容量需求4）與其它通信、雷達等電子系統間的干擾要小5）能充分利用現有的通信技術。

目前大多數衛星通信系統選擇在下列頻段工作：

UHF 波段――――400、200MHz

L 波段――――1.6/1.5GHz

C 波段――――6.0/4.0GHz

X 波段――――8.0/7.0GHz

K 波段――――14.0/12.0;14.0/11.0;30/20GHz

傳播損耗：無線電波在自由空間傳播時，不會產生反射、折射、散射和吸收等現象，其總能量并不會被損耗。但是，電波在自由空間傳播，其能量密度會因擴散而衰減，這衰減稱為自由空間傳播損耗，用符號Ls表示。

通信衛星主要由天線系統、通信系統、遙測指令系統、控制系統和電源系統五大部分組成。通信系統的基本任務是傳輸和交換含有信息的信號。衛星通信由于具有廣播和大面積覆蓋的特點，因此特別適用于多個站之間的同時通信，即多址通信。多址通信是指衛星天線波束覆蓋區內的任何地面站可以通過共同的衛星進行雙邊或多邊通信聯接，即“多址聯接”。

信道的多路復用和多址聯接方式都是利用一條信道同時傳輸多個信號，但兩種信道復用的不同點在于：多路復用是群頻（即基帶）信道的復用；而多址通信則是射頻信道的復用。

1）頻分多址（FDMA）方式：是按頻率高低不同，把各地面站發射的信號，排列在衛星工作頻帶內的某個位置上，類似于收音機中各個電臺頻率的排列。

頻分復用：常采用單邊帶頻分復用制（SSB、FDM），把各話路的頻譜搬移到基帶的不同位置上，組成一個各話路頻帶按頻率高低排列的基帶信號。

調頻：要傳輸上述基帶信號，必須先把它調制到射頻載波上去。

多址聯接：建立頻分多址通信，可采用兩種方法：第一種方法是每個地面站向其它各地面站均分別發射一個不同頻率的載波。如果有n個地面站，則每個地面站發向衛星的載波數為（n-1）個，n個地面站同時發向衛星的載波數將為n(n-1)個，因此，發射地面站和轉發器的功率放大器會因非線性而產生較嚴重的交調噪聲。所以，只有地面站數目不多時才會采用這種方式。另一種方法是把一個站要發送出去的所有話音信號全部經多路復用后再調制到一個載波上。當其它各地面站接收時，則是利用帶通濾波器從解調后的群信號中只取出與本站有關的信號。這樣，一個地面站只發射一個載波，衛星轉發器的載波數目將明顯地減少。

2）時分多址方式（TDMA）：就是各地面站發射的信號在通過轉發器時是按時間排列的，即各站信號所占時隙互不重迭。由于這種方式是按時間分割信號的，因而分給每一地面站的不再是規定的載波頻率，而是一個指定的時隙。換句話說，各地站的信號只是在規定的時隙內通過轉發器。因此，任何時間都只有一個地面站的載波通過轉發器。

幾種多址方式的比較：

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