衛星通信與INTERNET

國際、國內骨干網

INTELSAT15％已經用于INTERNET

骨干網直接到戶

DIRECPC/DIRECWAY

增長溫和但很重要

Internet直接到戶的典范1995年HNS公司DirecPC問世。DirecPC網絡是目前世界上最大的數字直播衛星接入服務（DBS）系統，為用戶提供非對稱的衛星信道數據傳輸，實現各類信息服務。

2001年發展為DIRECWAY2003年北美用戶15.2萬DirecWay網絡原理大量的DirecWay小站與一個主站共同工作，構成衛星通信網，為分布在廣闊地域上的成千上萬個工作站提供數據、話音、視頻及其它電信服務。DirecWay網絡可提供點對點、點對多點的連接以及廣播和組播等功能。可以將數據、話音、視頻、Internet/Intranet/多媒體服務等綜合業務于一體。1.靜止衛星通信系統4.32衛星通信系統的組成系統組成（1）靜止衛星通信的優點①通信距離遠，且費用與通信距離無關②覆蓋面積大，可進行多址通信③通信頻帶寬，傳輸容量大④信號傳輸質量高，通信線路穩定可靠⑤建立通信電路靈活、機動性好（2）靜止衛星通信的缺點① 靜止衛星的發射與控制技術比較復雜。② 地球的兩極地區為通信盲區，而且地球的高緯度地區通信效果不好。③ 存在星蝕和日凌中斷現象。④ 有較大的信號傳輸時延和回波干擾。目前國際衛星通信組織負責建立的國際衛星通信系統（INTELSAT），簡稱IS，就是利用靜止衛星來實現全球通信的。三顆同步衛星分別位于太平洋、印度洋和大西洋上空，它們構成的全球通信網承擔著大約80%的國際通信業務和全部國際電視轉播業務。

衛星通信示意圖衛星通信系統是由地球站、通信衛星、跟蹤遙測及指令系統和監控管理系統4大部分組成的圖衛星通信線路的組成通信衛星的組成及其工作原理通信衛星各系統的組成由通信分系統、控制分系統、遙測與指令分系統、電源分系統和溫控分系統5個部分組成。

1.控制分系統控制分系統由各種可控的調整裝置，如各種噴氣推進器、各種驅動裝置和各種轉換開關等組成圖通信衛星的組成由各種可控的調整裝置，如各種噴氣推進器、各種驅動裝置和各種轉換開關等組成由光電器件組成

硅衛星上的電源除要求體積小、重量輕、效率高和可靠性之外，還要求電源能在長時間內保持足夠的輸出為了使通信衛星在星蝕期間也能工作，一般常用可以充、放電的化學電池作為二次電池與太陽能電池并用。圖通信衛星的組成行波管功率放大器和電源系統等部分產生熱而升溫地球上的控制站經常不斷地需要了解衛星內部設備的工作情況，有時要通過遙測指令信號控制衛星上設備產生一定的動作圖衛星轉發器組成的方框圖5.衛星上通信分系統又分為:轉發器和星上天線兩部分通信衛星的天線系統衛星天線有兩種類型。一種是用于遙控、遙測和信標信號的全向天線，接收地面的指令及向地面發送遙測數據。這種天線常用鞭狀、螺旋形、繞桿式或套筒偶極子天線，屬于高頻或甚高頻天線。另一種是用于通信的微波定向天線，根據波束寬度不同，分為三類。（1）全球波束天線：波束寬度約為17°～18°。（2）點波束天線：其波束比全球波束窄得多，故增益較高，但其輻射的區域比全球波束小得多。（3）區域波束天線：如果地面要求覆蓋的區域形狀不規則，就要用區域波束天線，也稱賦形波束天線。其覆蓋區域可通過修改天線反射器的形狀或使用多個饋源從不同方向照射天線反射器，由反射器產生多個波束的組合來實現。圖衛星天線系統示意圖圖各種波束覆蓋示意圖地球站的組成及其工作原理1.對地球站的技術要求①發送的信號應是寬頻帶、穩定、大功率的信號，能接收由衛星轉發器轉發來的微弱信號。②可以傳輸多路、電報、，以及高速數據、電視等多種業務的信號。③性能穩定、可靠，維護、使用方便④建設成本和維護費用不應太高。（1）地球站的性能指標——品質因數（G/T）

G/T是地球站接收天線的增益G與地球站接收系統的等效噪聲溫度T的比值，它表征了地球站對微弱信號的接收能力，稱為地球站的品質因數。

（2）有效輻射功率及其穩定度為了保證所傳送信號的質量，要求地球站的發射機能夠發射較大的功率，一般為幾百瓦～十幾千瓦，而且要求所發射的射頻信號功率非常穩定。（3）射頻頻率的穩定度地球站所發射的射頻信號的頻率必須很精確，如果有較大漂移，不但要影響衛星轉發器頻帶的有效利用，還會在衛星轉發器中產生交調噪聲。（4）射頻能量的擴散為減小交調干擾，必須對地球站在負載輕（即通話數少）的時候所發射的射頻頻譜能量密度加以限制。（5）干擾波輻射的限制為防止干擾波對衛星轉發器和其他微波通信系統形成干擾，規定地球站因多載波引起的交調干擾及帶外總的有效全向幅射功率應小于限定值。

地球站的總體方框圖2.地球站的組成天線分系統、發射機分系統、接收機分系統、通信控制分系統、信道終端設備分系統和電源分系統6個分系統組成。地球站組成2.地球站的天線系統地球站天線采用的反射型面式天線，如拋物面天線，卡塞格林天線，改進型或修正型的拋物面天線及環焦天線天線系統的主要技術要求：（１）高增益（２）低噪聲溫度（３）寬頻帶特性（４）旋轉性好（５）機械精度高3.卡塞格林天線卡塞格林天線是一種具有雙反射器的拋物面天線，可以把大功率或低噪聲接收機直接與饋源喇叭相接，從而降低了因饋電波導過長而引起的損耗．同時，從饋源喇叭中輻射出來經過反射鏡邊緣泄露出來的電波是射向天空而不是地面，降低了大地反射噪聲卡塞格林天線是由初級喇叭輻射器、雙曲面副反射器和拋物面主反射面三部分組成

地球站的天線是衛星通信中最具特色的設備，是一個龐大的系統。當衛星通信用C頻段和Ku頻段時，根據地球站天線的口徑大小可劃分為大、中、小三種站型。

典型的饋電設備由饋源喇叭(一次輻射器),波導元件(定向耦合器,極化變換器和雙工器)以及饋線組成．饋電設備的損耗必須足夠小．天線系統由天線主體設備,饋電設備和跟蹤設備三部分組成.饋電設備接在天線主體設備與發射機，接收機之間．它的作用是把發射機輸出的射頻信號饋送給天線，同時將天線接收到的電磁波饋送給接收機，即起著傳輸能量和分離收發電波的作用．圖地球站天線饋線系統的組成多了天線跟蹤衛星系統手動跟蹤程序跟蹤自動跟蹤圖發射機分系統的組成由小功率行波管功率放大器或速調管功率放大器組成。采用參量變頻器晶振倍頻鎖相振蕩源3.發射機分系統圖晶振倍頻鎖相振蕩源無論是上變頻器或接收機分系統中用的下變頻器，都要有本機振蕩器4.接收機分系統由于衛星轉發器的發射功率較小，只有幾瓦至幾十瓦，而且天線的增益也不高，經200dB左右的下行線路損耗之后，到達地球站的信號極微弱。（1）低噪聲放大器在微波頻段使用的低噪聲放大器主要是低噪聲晶體管放大器、場效應管放大器和參量放大器等。(2）下變頻器經低噪聲放大器放大的微波信號，要送到下變頻器變換成中頻，再經過中頻放大后送到解調器。圖天線系統與機房的連接衛星信號弱-140～-130dBm.為了保證Ｓ／Ｎ，要求整個系統的內部噪聲系數盡量小．而級聯的接收系統主要取決于第一級放大器系數．5.信道終端設備分系統信道終端設備分系統可以分為上行和下行兩個部分。（1）上行部分即發端信道終端設備:分別對多路,電視和勤務信號進行基帶處理,用合成的基帶信號對70MHz載波進行調制，成為調頻信號，然后送到發射機系統進行變頻．（其中要預加重）(2)下行部分信道終端設備下行部分的任務是把從低噪聲接收機送來的70MHz信號，經過中放、解調和基帶處理后，輸出基帶信號，然后再送到終端接口設備，把基帶信號進行分解。7.電源分系統

地球站電源分系統要供應站內全部設備所需用的電能，它關系到通信的質量及設備的可靠性。當利用公用交流市電來對地球站供電時，通過電力傳輸線路，必然會同時引進許多雜波干擾，而且公用交流市電也會出現波動。6.通信控制分系統地球站相當復雜和龐大，為了保證各部分正常工作，必須在站內集中監視、控制和測試。靜止衛星的運行軌道與觀察參數1.靜止衛星的發射要使衛星進入運行軌道，必須依靠運載火箭。要想使衛星繞地球運轉，還必須使衛星的初始速度大于8km/s。但單級火箭的速度只能達到2.5km/s，因此，發射靜止衛星必須采用帶有捆綁技術的三級火箭。捆綁技術就是把幾支小火箭捆在大火箭的第一級上，用以提高發射的飛行速度，衛星裝在第三級火箭的前端.第一宇宙速度：7.9km/s

地球11.2km/s>v>7.9km/sV2=11.2km/s第二宇宙速度：11.2km/sV3=16.7km/s第三宇宙速度：16.7km/s所謂宇宙速度就是從地球表面發射飛行器，飛行器環繞地球、脫離地球和飛出太陽系所需要的最小速度，分別稱為第一、第二、第三宇宙速度要想使衛星繞地球運轉，必須使衛星的初始速度大于8km/s。但單級火箭的速度只能達到2.5km/s，因此，發射靜止衛星必須采用帶有捆綁技術的三級火箭。捆綁技術就是把幾支小火箭捆在大火箭的第一級上，用以提高發射的飛行速度。同步軌道衛星發射發射過程進入初始軌道進入轉移軌道進入漂移軌道進入靜止軌道一顆自旋穩定的靜止衛星的發射過程大體可分為如下幾個階段開始發射后，依次點燃三級火箭的一、二級火箭，把衛星送到初始軌道。衛星在初始軌道上只飛行一小段，當衛星快要到達初始軌道與赤道平面的交點時，要點燃第三級火箭，以使衛星脫離初始軌道而進入轉移軌道衛星在轉移軌道上運行了幾圈，完成了上述各項準備工作后，當再次到達遠地點時，就要啟動遠地點發動機，使衛星進入漂移軌道圖遠地點的軌道變換２.通信衛星的姿態控制衛星上裝有通信用的定向天線，要求定向天線的波束應指向