衛星電視與視頻會議系統衛星電視與視頻會議系統第1章衛星通信原理第1章衛星通信原理本章主要內容無線電波；開普勒定律；對地靜止軌道；衛星通信系統；衛星電視接收；本章主要內容無線電波；衛星業務的開始自從1957年前蘇聯發射第一顆人造地球衛星以來，人造衛星即被廣泛應用于通信，廣播，電視等領域。1965年第一顆商用國際通信衛星被送入大西洋上空同步軌道，開始了利用靜止衛星的商業通信。衛星業務的開始自從1957年前蘇聯發射第一顆人造地球衛星以來衛星通信系統的組成衛星

空中中繼站的作用，即把地球站發上來的電磁波放大后再返送回另一地球站地球站

衛星系統與地面公眾網的接口，地面用戶通過地球站出入衛星系統形成鏈路衛星通信系統的組成衛星 衛星通信系統的組成-衛星衛星通信系統的組成-衛星衛星通信系統的組成-地球站衛星通信系統的組成-地球站衛星通信的主要優點（１）通信范圍大，只要衛星發射的波束覆蓋的范圍均可進行通信。（２）不易受陸地災害影響。（３）建設速度快。（４）易于實現廣播和多址通信。（５）電路和話務量可靈活調整。（６）同一信道可用于不同方向和不同區域。衛星通信的主要優點（１）通信范圍大，只要衛星發射的波束覆蓋的衛星通信的主要缺點（１）由于兩地球站向電磁波傳播距離有72000KM，信號到達有延遲。（２）10GHZ以上頻帶受降雨雪的影響。（３）天線受太陽噪聲的影響。衛星通信的主要缺點（１）由于兩地球站向電磁波傳播距離有720衛星業務的頻率分配（區域）區域1：歐洲、非洲、前蘇聯和蒙古區域2：南北美洲和格陵蘭島區域3：亞洲（除區域1中的地區之外）、澳大利亞和西南太平洋衛星業務的頻率分配（區域）區域1：歐洲、非洲、前蘇聯和蒙古衛星業務的頻率分配（業務）衛星固定業務（FSS）衛星廣播業務（BSS）衛星移動業務衛星導航業務衛星氣象業務 ………衛星業務的頻率分配（業務）衛星固定業務（FSS）電磁波電磁波衛星常用頻段頻段頻率范圍（GHz）VHF0.1~0.3UHF0.3~1.0L1.0~2.0S2.0~4.0C4.0~8.0X8.0~12.0衛星常用頻段頻段頻率范圍（GHz）VHF0.1~0.3UHF衛星常用頻段Ku12.0~18.0K18.0~27.0Ka27.0~40.0V40.0~75W75~110mm110~300μm

300~3000衛星常用頻段Ku12.0~18.0K18.0~27.0Ka2ITU頻率表示法表示符號頻率范圍米制劃分VLF3~30kHz萬米波LF30~300kHz千米波MF300~3000kHz百米波HF3~30MHz十米波VHF30~300MHz米波UHF300~3000MHz分米波SHF3~30GHz厘米波EHF30~300GHz毫米波300~3000GHz絲米波c=?·λ

ITU頻率表示法表示符號頻率范圍米制劃分VLF3~30kH地球大氣層的分層90100200300400500600近似高度（km）自由空間電離層對流層地球表面冰晶層降雨地球大氣層的分層90100200300400500600近似衛星通信系統中的傳輸損耗傳輸損耗物理原因主要影響對象衰減和太空噪聲的增加大氣層中的大氣、云、雨大約10GHz以上的頻率信號去極化降雨、冰晶C和Ku頻段的雙極化系統（與系統配置有關）折射、大氣層的多徑大氣層中的大氣低仰角時的通信和跟蹤信號閃爍對流層和電離層的折射率起伏對流層：10GHz以上的頻率和低仰角；電離層：10GHz以下的頻率反射多徑、阻擋地表面、地球表面上的物體衛星移動業務傳播時延、變化對流層、電離層精確定時和定位系統，時分復用多址接入（TDMA）系統系統間干擾風管、散射、衍射目前主要是C頻段；降雨散射可能會影響更高頻率衛星通信系統中的傳輸損耗傳輸損耗物理原因主要影響對象衰減和太開普勒第一定律衛星運行路線——橢圓質心始終在其中一個焦點上開普勒第一定律衛星運行路線——橢圓開普勒第二定律相同時間掃過相同面積離地球越遠，穿越給定距離所需時間越長開普勒第二定律相同時間掃過相同面積開普勒第三定律軌道周期的平方正比于兩個球體之間平均距離的立方

a3=μ/n2開普勒第三定律軌道周期的平方正比于兩個球體之間平均距離的立方嫦娥一號飛行示意圖嫦娥一號飛行示意圖衛星相關術語遠地點 離地球最遠的點。近地點 離地球最近的點。拱線 穿過地球中心連接遠地點和近地點的連線。升交點 軌道從南向北穿過赤道面的點。降交點 軌道從北向南穿過赤道面的點。交點線 穿過地球中心連接升交點和降交點的連線。傾角 軌道面和地球赤道面之間的夾角。星下點 地球上處于衛星垂直下方的點。近地點幅角 在地球中心處衛星軌道面內衛星運動方向上測得的從升 交點到近地點的角度。平均近點角 衛星相對于近地點的角位置的平均值。衛星相關術語衛星軌道要素長半軸偏心率平均近點角近地點幅角傾角升交點的右旋升交點赤經衛星軌道要素長半軸衛星按軌道分類（高度）低高度衛星：H<5000km，T<4h；中高度衛星：5000km<H<20000km，4h<T<12h；高高度衛星：H>20000km，T>12h。衛星按軌道分類（高度）低高度衛星：H<5000km，T<4h衛星按軌道分類（傾角）赤道軌道衛星：i=0°；極軌道衛星：i=90°；傾斜軌道衛星：0°<i<90°。衛星按軌道分類（傾角）赤道軌道衛星：i=0°；衛星按軌道分類（周期）同步衛星：T＝24h；準同步衛星：T＝24/Nor24Nh；非同步衛星：T<>24or24/Nor 24Nh。衛星按軌道分類（周期）同步衛星：T＝24h；對地靜止軌道（１）衛星必須以與地球旋轉相同的速度向東運動；（２）軌道必須是圓形的；（３）軌道的傾角必須為零度。對地靜止軌道（１）衛星必須以與地球旋轉相同的速度向東運動；對地靜止軌道高度： hGSO=aGSO-aE=42164–6378=35786注：這個值經常取為36000km。對地靜止軌道高度：天線視角概念：天線直接指向衛星所需要的方位角和仰角。參數：三種參數確定地球站到對地靜止軌道的視角。（1）地球站的緯度（2）地球站的經度（3）星下點的經度（或稱為衛星經度）天線視角概念：天線直接指向衛星所需要的方位角和仰角。全球衛星分布圖全球衛星分布圖衛星的地球日蝕

在春分點和秋分點前后，當太陽穿越赤道時，在一段時間內衛星進入地球的陰影區。 日蝕從二分點（春分點或秋分點）之前23天開始，在二分點之后23天結束。 持續時間開始約10分鐘，逐漸增加到最大值約72分鐘，然后逐漸減少為約10分鐘。 在日蝕期間，太陽能電池不能工作，衛星的工作必須要由電池供給。衛星的地球日蝕 在春分點和秋分點前后，當太陽穿越赤道時，在衛星的日凌中斷

在春分點和秋分點前后，當衛星處于地球和太陽之間，即太陽處于地球站天線的波束內，太陽就像一個極大的噪聲源，完全淹沒了衛星的信號。 日凌從二分點（春分點或秋分點）之前6天開始，在二分點之后6天結束。 持續時間與地球站的緯度有關，一般最大中斷時間約10分鐘。衛星的日凌中斷 在春分點和秋分點前后，當衛星處于地球和太陽衛星通信系統收發地球站衛星通信系統收發地球站衛星通信網絡的結構星形網格形衛星通信網絡的結構星形網格形衛星通信體制1）基帶信號形式 模擬/數字、信源編碼、信源調制、單路/多路、FDM/TDM、預加重、加密、差錯控制等；2）中頻（或射頻）調制制度 FM、PSK等；3）多址聯接方式 FDMA、TDMA、SDMA、CDMA等；4）通道分配與交換制度 預分配（PA）、按需分配（DA）、隨機分配（RA）、星上交換制度等。衛星通信體制1）基帶信號形式雙向衛星通信系統雙向衛星通信系統1、衛星轉發器 衛星轉發器,是這樣的設備，接收地面發射站發來的14GHz或6GHz的微弱的上行電視信號，經頻率變換（一次變頻、二次變頻）為不同的下行頻率12GHz或4GHz，再由技術處理放大到一定功率向地球發射，由衛星接收設備接收。 每一路音視頻和數據通道都是由一個衛星轉發器進行接收處理然后再傳輸，每一個轉發器所處理的信號都有一個中心頻率及一個特定的帶寬，目前衛星轉發器主要使用L、S、C、Ku和Ka頻段。衛星通信系統組成（一）1、衛星轉發器衛星通信系統組成（一）2、水平極化、垂直極化 極化通常是指與電波傳播方向垂直的平面內，瞬時電場矢量的方向。在極化波中，以地平線為準，當極化方向與地面平行時，稱為水平極化。當極化方向與地面垂直時，稱為垂直極化。 線極化：水平極化、垂直極化 圓極化：左旋極化、右旋極化衛星通信系統組成（二）2、水平極化、垂直極化衛星通信系統組成（二）3、衛星天線 衛星天線的作用是收集由衛星傳來的微弱信號，并盡可能去除雜訊。大多數天線通常是拋物面狀的，也有一些多焦點天線是由球面和拋物面組合而成。衛星信號通過拋物面天線的反射后集中到它的焦點處。

衛星天線的類型中心聚集天線卡塞格倫天線：卡塞格倫天線亦稱后饋式天線偏饋天線：偏饋天線實際上是一個中心聚焦天線的一部分其焦點就是原中心聚焦天線的焦點。衛星通信系統組成（三）3、衛星天線衛星通信系統組成（三）天線舉例衛星通信系統組成（三）天線舉例衛星通信系統組成（三）口徑天線 波導末端的開口面可以看成是一個簡單的口徑天線，它能夠輻射由波導承載的高頻電磁能量，同時也能夠接收入射到波導口徑處的電磁波能量。 常見的口徑天線：喇叭天線、反射面天線。衛星通信系統組成（三）口徑天線 波導末端的開口面可以看成是一個簡單的口徑天線，它喇叭天線作用：將波導口徑平滑過渡到更大口徑的天線，這樣可以更有效地向空間輻射功率。例：衛星上的輻射體、標量饋源衛星通信系統組成（三）喇叭天線作用：將波導口徑平滑過渡到更大口徑的天線，這樣可以更拋物面天線正焦饋源偏焦饋源衛星通信系統組成（三）拋物面天線正焦饋源偏焦饋源衛星通信系統組成（三）雙反射面天線卡塞格倫天線格里高利天線衛星通信系統組成（三）雙反射面天線卡塞格倫天線格里高利天線衛星通信系統組成（三）衛星通信系統組成（三）衛星通信系統組成（三）4、饋源 饋源的主要功能是將天線收集的信號聚集送給高頻頭（LNB），饋源在接收系統中的作用是非常重要的。 饋源的種類錐形饋源環形饋源圓錐饋源梯狀饋源衛星通信系統組成（四）4、饋源衛星通信系統組成（四）5、LNB高頻頭 高頻頭（LowNoiseBlock）即下行解頻器，其功能是將由饋源傳送的衛星經過放大和下變頻，把Ku或C波段信號變成L波段，經同軸電纜傳送給衛星接收機。單本振、雙本振單極化、雙極化單輸出、雙輸出

LO（本振頻率）：5150MHz（C-Band）、11300MHz（Ku-Band）

衛星通信系統組成（五）5、LNB高頻頭衛星通信系統組成（五）衛星通信系統組成（五）衛星通信系統組成（五）衛星電視接收衛星電視接收參數下行頻率：12395MHz符號率：27500極化方向：垂直極化問題：若本振固定為5150，能否接收上述Ku波段節目？衛星電視接收衛星電視接收參數中星9號衛星技術參數 中星9號信號模式：ABS.S 中星9號屬于中國直播衛星公司 中星9號參數：東經92.2度 中星9號發射由長城工業總公司負責 中星9號節目將包括國內各省衛星臺+中央臺節目 中星9號星：由阿萊尼亞公司造 轉發器 4×54MHz+18×36MHz 工作頻率 發射17.3~17.8GHz 接收11.7~12.2GHz EIRP（峰值） 49.2－57.5dBW G/T（全國波束） 全國大部≥0.0dB/K 東部地區≥5.0dB/K （區域波束）：波束覆蓋區≥5dB/K 信標頻率 12199（左旋） 11701（右旋）中星9號（一）中星9號衛星技術參數中星9號（一）中星9號（二）中星9號（二）下行頻率極化符號率FEC頻道名稱視頻方式V-PIDA-PID衛星波束來源/日期11840左旋圓極化28800北京/河北/山東/遼寧/吉林/山西/陜西/河南/新疆/內蒙古衛視等10套中國波束11880左旋圓極化28800江蘇/上海/廣東/廣西/云南/浙江/四川/貴州衛視等10套中國波束11920左旋圓極化28800西藏/陜西/CETV教育/CCTV綜合/經濟/國際/軍事/農業/英語頻道等10套中國波束11960左旋圓極化28800直播付費業務中國波束中星9號參考接收參數中星9號（三）下行頻率極化符號率FEC頻道名稱視頻方式V-PIDA-PID衛星電視與視頻會議系統衛星電視與視頻會議系統第1章衛星通信原理第1章衛星通信原理本章主要內容無線電波；開普勒定律；對地靜止軌道；衛星通信系統；衛星電視接收；本章主要內容無線電波；衛星業務的開始自從1957年前蘇聯發射第一顆人造地球衛星以來，人造衛星即被廣泛應用于通信，廣播，電視等領域。1965年第一顆商用國際通信衛星被送入大西洋上空同步軌道，開始了利用靜止衛星的商業通信。衛星業務的開始自從1957年前蘇聯發射第一顆人造地球衛星以來衛星通信系統的組成衛星

空中中繼站的作用，即把地球站發上來的電磁波放大后再返送回另一地球站地球站

衛星系統與地面公眾網的接口，地面用戶通過地球站出入衛星系統形成鏈路衛星通信系統的組成衛星 衛星通信系統的組成-衛星衛星通信系統的組成-衛星衛星通信系統的組成-地球站衛星通信系統的組成-地球站衛星通信的主要優點（１）通信范圍大，只要衛星發射的波束覆蓋的范圍均可進行通信。（２）不易受陸地災害影響。（３）建設速度快。（４）易于實現廣播和多址通信。（５）電路和話務量可靈活調整。（６）同一信道可用于不同方向和不同區域。衛星通信的主要優點（１）通信范圍大，只要衛星發射的波束覆蓋的衛星通信的主要缺點（１）由于兩地球站向電磁波傳播距離有72000KM，信號到達有延遲。（２）10GHZ以上頻帶受降雨雪的影響。（３）天線受太陽噪聲的影響。衛星通信的主要缺點（１）由于兩地球站向電磁波傳播距離有720衛星業務的頻率分配（區域）區域1：歐洲、非洲、前蘇聯和蒙古區域2：南北美洲和格陵蘭島區域3：亞洲（除區域1中的地區之外）、澳大利亞和西南太平洋衛星業務的頻率分配（區域）區域1：歐洲、非洲、前蘇聯和蒙古衛星業務的頻率分配（業務）衛星固定業務（FSS）衛星廣播業務（BSS）衛星移動業務衛星導航業務衛星氣象業務 ………衛星業務的頻率分配（業務）衛星固定業務（FSS）電磁波電磁波衛星常用頻段頻段頻率范圍（GHz）VHF0.1~0.3UHF0.3~1.0L1.0~2.0S2.0~4.0C4.0~8.0X8.0~12.0衛星常用頻段頻段頻率范圍（GHz）VHF0.1~0.3UHF衛星常用頻段Ku12.0~18.0K18.0~27.0Ka27.0~40.0V40.0~75W75~110mm110~300μm

300~3000衛星常用頻段Ku12.0~18.0K18.0~27.0Ka2ITU頻率表示法表示符號頻率范圍米制劃分VLF3~30kHz萬米波LF30~300kHz千米波MF300~3000kHz百米波HF3~30MHz十米波VHF30~300MHz米波UHF300~3000MHz分米波SHF3~30GHz厘米波EHF30~300GHz毫米波300~3000GHz絲米波c=?·λ

ITU頻率表示法表示符號頻率范圍米制劃分VLF3~30kH地球大氣層的分層90100200300400500600近似高度（km）自由空間電離層對流層地球表面冰晶層降雨地球大氣層的分層90100200300400500600近似衛星通信系統中的傳輸損耗傳輸損耗物理原因主要影響對象衰減和太空噪聲的增加大氣層中的大氣、云、雨大約10GHz以上的頻率信號去極化降雨、冰晶C和Ku頻段的雙極化系統（與系統配置有關）折射、大氣層的多徑大氣層中的大氣低仰角時的通信和跟蹤信號閃爍對流層和電離層的折射率起伏對流層：10GHz以上的頻率和低仰角；電離層：10GHz以下的頻率反射多徑、阻擋地表面、地球表面上的物體衛星移動業務傳播時延、變化對流層、電離層精確定時和定位系統，時分復用多址接入（TDMA）系統系統間干擾風管、散射、衍射目前主要是C頻段；降雨散射可能會影響更高頻率衛星通信系統中的傳輸損耗傳輸損耗物理原因主要影響對象衰減和太開普勒第一定律衛星運行路線——橢圓質心始終在其中一個焦點上開普勒第一定律衛星運行路線——橢圓開普勒第二定律相同時間掃過相同面積離地球越遠，穿越給定距離所需時間越長開普勒第二定律相同時間掃過相同面積開普勒第三定律軌道周期的平方正比于兩個球體之間平均距離的立方

a3=μ/n2開普勒第三定律軌道周期的平方正比于兩個球體之間平均距離的立方嫦娥一號飛行示意圖嫦娥一號飛行示意圖衛星相關術語遠地點 離地球最遠的點。近地點 離地球最近的點。拱線 穿過地球中心連接遠地點和近地點的連線。升交點 軌道從南向北穿過赤道面的點。降交點 軌道從北向南穿過赤道面的點。交點線 穿過地球中心連接升交點和降交點的連線。傾角 軌道面和地球赤道面之間的夾角。星下點 地球上處于衛星垂直下方的點。近地點幅角 在地球中心處衛星軌道面內衛星運動方向上測得的從升 交點到近地點的角度。平均近點角 衛星相對于近地點的角位置的平均值。衛星相關術語衛星軌道要素長半軸偏心率平均近點角近地點幅角傾角升交點的右旋升交點赤經衛星軌道要素長半軸衛星按軌道分類（高度）低高度衛星：H<5000km，T<4h；中高度衛星：5000km<H<20000km，4h<T<12h；高高度衛星：H>20000km，T>12h。衛星按軌道分類（高度）低高度衛星：H<5000km，T<4h衛星按軌道分類（傾角）赤道軌道衛星：i=0°；極軌道衛星：i=90°；傾斜軌道衛星：0°<i<90°。衛星按軌道分類（傾角）赤道軌道衛星：i=0°；衛星按軌道分類（周期）同步衛星：T＝24h；準同步衛星：T＝24/Nor24Nh；非同步衛星：T<>24or24/Nor 24Nh。衛星按軌道分類（周期）同步衛星：T＝24h；對地靜止軌道（１）衛星必須以與地球旋轉相同的速度向東運動；（２）軌道必須是圓形的；（３）軌道的傾角必須為零度。對地靜止軌道（１）衛星必須以與地球旋轉相同的速度向東運動；對地靜止軌道高度： hGSO=aGSO-aE=42164–6378=35786注：這個值經常取為36000km。對地靜止軌道高度：天線視角概念：天線直接指向衛星所需要的方位角和仰角。參數：三種參數確定地球站到對地靜止軌道的視角。（1）地球站的緯度（2）地球站的經度（3）星下點的經度（或稱為衛星經度）天線視角概念：天線直接指向衛星所需要的方位角和仰角。全球衛星分布圖全球衛星分布圖衛星的地球日蝕

在春分點和秋分點前后，當太陽穿越赤道時，在一段時間內衛星進入地球的陰影區。 日蝕從二分點（春分點或秋分點）之前23天開始，在二分點之后23天結束。 持續時間開始約10分鐘，逐漸增加到最大值約72分鐘，然后逐漸減少為約10分鐘。 在日蝕期間，太陽能電池不能工作，衛星的工作必須要由電池供給。衛星的地球日蝕 在春分點和秋分點前后，當太陽穿越赤道時，在衛星的日凌中斷

在春分點和秋分點前后，當衛星處于地球和太陽之間，即太陽處于地球站天線的波束內，太陽就像一個極大的噪聲源，完全淹沒了衛星的信號。 日凌從二分點（春分點或秋分點）之前6天開始，在二分點之后6天結束。 持續時間與地球站的緯度有關，一般最大中斷時間約10分鐘。衛星的日凌中斷 在春分點和秋分點前后，當衛星處于地球和太陽衛星通信系統收發地球站衛星通信系統收發地球站衛星通信網絡的結構星形網格形衛星通信網絡的結構星形網格形衛星通信體制1）基帶信號形式 模擬/數字、信源編碼、信源調制、單路/多路、FDM/TDM、預加重、加密、差錯控制等；2）中頻（或射頻）調制制度 FM、PSK等；3）多址聯接方式 FDMA、TDMA、SDMA、CDMA等；4）通道分配與交換制度 預分配（PA）、按需分配（DA）、隨機分配（RA）、星上交換制度等。衛星通信體制1）基帶信號形式雙向衛星通信系統雙向衛星通信系統1、衛星轉發器 衛星轉發器,是這樣的設備，接收地面發射站發來的14GHz或6GHz的微弱的上行電視信號，經頻率變換（一次變頻、二次變頻）為不同的下行頻率12GHz或4GHz，再由技術處理放大到一定功率向地球發射，由衛星接收設備接收。 每一路音視頻和數據通道都是由一個衛星轉發器進行接收處理然后再傳輸，每一個轉發器所處理的信號都有一個中心頻率及一個特定的帶寬，目前衛星轉發器主要使用L、S、C、Ku和Ka頻段。衛星通信系統組成（一）1、衛星轉發器衛星通信系統組成（一）2、水平極化、垂直極化 極化通常是指與電波傳播方向垂直的平面內，瞬時電場矢量的方向。在極化波中，以地平線為準，當極化方向與地面平行時，稱為水平極化。當極化方向與地面垂直時，稱為垂直極化。 線極化：水平極化、垂直極化 圓極化：左旋極化、右旋極化衛星通信系統組成（二）2、水平極化、垂直極化衛星通信系統組成（二）3、衛星天線 衛星天線的作用是收集由衛星傳來的微弱信號，并盡可能去除雜訊。大多數天線通常是拋物面狀的，也有一些多焦點天線是由球面和拋物面組合而成。衛星信號通過拋物面天線的反射后集中到它的焦點處。

衛星天線的類型中心聚集天線卡塞格倫天線：卡塞格倫天線亦稱后饋式天線偏饋天線：偏饋天線實際上是一個中心聚焦天線的一部分其焦點就是原中心聚焦天線的焦點。衛星通信系統組成（三）3、衛星天線衛星通信系統組成（三）天線舉例衛星通信系統組成（三）天線舉例衛星通信系統組成（三）口徑天線 波導末端的開口面可以看成是一個簡單的口徑天線，它能夠輻射由波導承載的高頻電磁能量，同時也能夠接收入射到波導口徑處的電磁波能量。 常見的口徑天線：喇叭天線、反射面天線。衛星通信系統組成（三）口徑天線 波導末端的開口面可以看成是一個簡單的口徑天線，它喇叭天線作用：將波導口徑平滑過渡到更大口徑的天線，這樣可以更有效地向空間輻射功率。例：衛星上的輻射體、標量饋源衛星通信系統組成（三）喇叭天線作用：將波導口徑平滑過渡到更大口徑的天線，這樣可以更拋物面天線正焦饋源偏焦饋源衛星通信系統組成（三）拋物面天線正焦饋源偏焦饋源衛星通信系統組成（三）雙反射面天線卡塞格倫天線格里高利天線衛星通信系統組成（三）雙反射面天線卡塞格倫天線格里高利天線