地球站都有那幾部分組成？簡單描述衛星信號收發的一般過程。復問1.3.1衛星與軌道通信衛星是衛星通信系統中最關鍵的設備。本質：通信衛星是一個設在空中的微波中繼站，功能；將上行信號進行低噪聲放大、混頻，混頻后的信號再進行功率放大后轉換為下行信號。※上行信號和下行信號載波頻率是不同的，這是為了避免在衛星通信天線中產生同頻率信號干擾。1.3通信衛星1.3通信衛星通信衛星間諜衛星1.3通信衛星1.3通信衛星亞洲七號衛星亞洲七號衛星簡介發射時間：2011年11月26日發射地點：哈薩克斯坦的拜科努爾發射基地發射商：中國中信集團的亞洲衛星公司制造商：美國勞拉空間系統公司運載火箭：俄羅斯質子M火箭位置：105.5E1.3通信衛星相關參數波段：28個C波段及17個Ku波段轉發器，并配備一個Ka波段波束，覆蓋范圍：C波段覆蓋范圍包括亞洲、大洋洲全境以及非洲和歐洲的部分地區；此外，還擁有功率強大的Ku波段覆蓋，置有東亞、南亞及一個調轉式波束，并可為亞洲四號衛星及亞洲五號衛星提供全面的備用支持。1.3通信衛星1.3通信衛星亞洲七號衛星覆蓋范圍開普勒三定理1.3通信衛星?第一定理（1602年）小物體（衛星）在圍繞大物體（地球）運動時的軌道是一個橢圓，并以大物體的質心作為一個焦點?第二定理（1605年）小物體（衛星）在軌道上運動時，在相同的時間內掃過的面積相同?第三定理（1618年）小物體（衛星）的運動周期的平方與橢圓軌道半長軸的立方成正比關系1.3通信衛星開普勒定理的圖形描述衛星軌道形狀參數

?偏心率e：決定了橢圓軌道的扁平程度 ?軌道半長軸a

：遠地點與橢圓軌道中心C的距離 ?軌道半短軸b：近地點與橢圓軌道中心C的距離 ?e、a和b滿足關系:當e=0時，橢圓軌道退化為圓軌道1.3通信衛星衛星軌道形狀參數

?半焦距：地心與橢圓軌道中心的距離 ?r：衛星到地心的瞬時距離，對橢圓軌道是個時變量，對圓軌道可看作常數 ?遠地點(apogee)：地心與橢圓軌道中心的距離 ?近地點(perigee)：地心與橢圓軌道中心的距離

1.3通信衛星開普勒三定理的數學表達

第一定律(軌道定律)：衛星以地心為一個焦點做橢圓運動。

在極坐標中，衛星運動方程可寫成：

式中：θ是瞬時衛星-地心連線與地心-近地點連線的夾角，是衛星在軌道面內相對于近地點的相位偏移量；p=a(1-e2)為橢圓半焦弦。1.3通信衛星

第二定律(面積定律)：衛星與地心的連線在相同時間內掃過的面積相等。

根據機械能守恒原理可以推出：

?

橢圓軌道上衛星的瞬時速度：

?

圓軌道上衛星的瞬時速度：1.3通信衛星第三定律(軌道周期定律)：衛星運轉周期的平方與軌道半長軸的3次方成正比。

?

橢圓軌道：

?

圓軌道：1.3通信衛星例：某采用橢圓軌道的衛星，近地點高度（近地點到地球表面的距離）為1000km，遠地點高度為4000Km。在地球平均半徑為6378.137km的情況下，求該衛星的軌道周期T。 解：長軸為遠地點和近地點之間的直線距離，在半長軸為a，地球半徑為Re，近地點高度為hp和遠地點高度為ha時，有： 所以，半長軸a=8878.137km，由此可計算軌道周期：1.3通信衛星地心坐標系?地心O為原點?X軸指向春分點方向?Z軸與地球的自轉軸重合，指向北極點?X軸和Y軸確定的平面與赤道平面重合?X、Y、Z軸構成一個右手坐標系1.3通信衛星軌道參數

?在地心坐標系中，為完整地描述任意時刻衛星在空間中的位置，通常使用2組6個軌道參數

?第一組參數定義了軌道的方位，用于確定衛星相對于地球的位置

?第二組參數定義了軌道的幾何形狀和衛星的運動特性，用于確定衛星在軌道面內的位置1.3通信衛星確定軌道平面方位的三個參數為：

?右旋升交點赤道經度Ω：赤道平面內從春分點方向到軌道面交點線間的角度，按地球自轉方向度量

?軌道傾角i：軌道平面與赤道平面間的夾角

?近地點幅角ω：軌道平面內，升交點與近地點間的夾角，從升交點按衛星運行方向度量1.3通信衛星確定軌道平面幾何形狀和衛星的運動特性的三個參數為：

?軌道偏心率e：反映了軌道面的扁平程度，取值范圍[0,1)；

?軌道半長軸a：橢圓軌道中心到遠地點的距離；

?平均近點角M或過近地點時間tp

：通過平均近點角M或過近地點時間tp可以計算衛星的真近點角ν。M和tp滿足如下關系式（式中Ts為衛星軌道周期）。1.3通信衛星圓軌道參數 對圓軌道，通常認為軌道偏心率恒為0，近地點和升交點重合，只需4個參數就可以完整描述衛星在空間的位置：

?右旋升交點赤道經度Ω

?軌道傾角i

?軌道高度h

?初始時刻的真近點角ν（即初始幅角）1.3通信衛星衛星在圓軌道平面內的定位

?對圓軌道，以升交點代替近地點作為面內相位參考點

?衛星以近似恒定的速度Vs飛行，因此瞬時衛星與升交點間的夾角θ

1.3通信衛星衛星在橢圓軌道平面內的定位?通常采用右側所示幾何方法來間接計算衛星的瞬時真近點角?圖中，E稱為偏心近點角，θ是真近點角?根據開普勒第二定理，可以推導偏心近點角E與平均近點角M之間滿足關系：1.3通信衛星衛星星下點軌跡

?衛星的星下點指衛星－地心連線與地球表面的交點

?星下點隨時間在地球表面上的變化路徑稱為星下點軌跡

?星下點軌跡是最直接地描述衛星運動規律的方法假定0時刻，衛星經過其右升交點，則衛星在任意時刻t（>0）的星下點經度（用λs表示）和緯度（用φs表示）由以下方程組確定：1.3通信衛星一顆軌道高度為13892km，軌道傾角60o，初始位置（0oE，0oN）的衛星24小時的星下點軌跡如下圖所示：1.3通信衛星2.衛星軌道的分類1）按形狀：橢圓軌道和圓軌道2）按傾角：赤道軌道、極軌道和傾斜軌道1.3通信衛星3）按高度：低地球軌道（LEO）、中地球軌道（MEO）、靜止/同步軌道（GEO/GSO）和高橢圓軌道（HEO）

1.3通信衛星軌道類型可用高度（km）LEO700～2000MEO8000～20000GEO/GSO35786HEO遠地點可達400003.衛星軌道的攝動定義：衛星的實際軌道不斷發生不同程度地偏離開普勒軌道的情況，產生一定的漂移，這種現象稱為攝動。原因：(1)、太陽、月亮引力的影響。(2)、地球引力場不均勻的影響。(3)、太陽輻射壓力的影響。(4)、地球大氣阻力的影響。1.3通信衛星（1）位置保持定義：使衛星在運行軌道平面上的位置保持不變。方法：軸向噴嘴+橫向噴嘴※靜止衛星必須采取位置保持技術，其定點精度約為±0.1°，換算成位置精度約為±40km。1.3通信衛星4.衛星的位置保持與姿態控制（2）姿態控制控制衛星保持一定的姿態，以便使衛星的天線波束始終指向地球表面的服務區，同時，對采用太陽能電池帆板的衛星，還應使帆板始終朝向太陽。姿態控制的一般步驟：1.3通信衛星測定衛星姿態將測定結果與所需值進行比較，計算出修正量操作相應的發動機單元，引入修正量進行姿態修正方法：自旋穩定三軸穩定重力梯度穩定磁力穩定1.3通信衛星一顆橢圓軌道的衛星，近地點高度（近地點到地球表面的距離）為2000km，遠地點高度為6000Km。在地球平均半徑為6400km的情況下，求該衛星的軌道周期T。

作業亞洲七號通信衛星的位置在哪里？簡單描述開普勒三大定律。復問1.3.2衛星覆蓋與星座設計1、單顆衛星覆蓋特性計算 單顆衛星對地覆蓋的幾何關系如下圖所示：1.3通信衛星一般來說，星下點P′處于星上天線全球波束的立軸上。不難得出以下結論：

(1)衛星的全球波束寬度：

，式中q1/2為波束的半功率寬度，即衛星對地球的最大視角；R為地球半徑；h為衛星離地面的高度。對于靜止衛星來說，q1/2≈17.34°。

(2)覆蓋區邊緣所對的最大地心角：

對于靜止衛星，a=81.3°。

(3)衛星到覆蓋區邊緣的距離：

對于靜止衛星，d=41700km。1.3通信衛星(4)覆蓋區的絕對面積S與相對面積S/S0分別為：對于靜止衛星來說，理論值：S/S0＝42.4％，地球站天線對準衛星的仰角接近0°INTELSAT規定地球站天線的工作仰角≥5°，靜止衛星的可通信區實際值：S/S0=38％。1.3通信衛星2.方位角、仰角和站星距的計算

站星距：AP地球站A（

f1、q1)星下點P′（f2、0

)經度差：f=f2－f1緯度差：q1－0=q11.3通信衛星1.3通信衛星1.3通信衛星1.3通信衛星主要參數：Freq：1.449GHzSpan：500kRB10kVB100LEVEL-40SWEEP1sCALCNormal1.3通信衛星3.星座設計衛星星座的定義： 具有相似的類型和功能的多顆衛星，分布在相似的或互補的軌道上，在共享控制下協同完成一定的任務1.3通信衛星星座設計時的基本考慮：仰角傳輸延時有效載荷的能量消耗鏈路干擾多重覆蓋1.3通信衛星GPS1.3通信衛星北斗星座的覆蓋方式星座種類：1.3通信衛星(a)星狀星座；(b)網狀星座星座覆蓋的四種方式：1.3通信衛星持續性全球覆蓋

持續性地帶覆蓋

持續性區域覆蓋

部分覆蓋設計最佳星座：標準：軌道高度盡可能低（路徑損耗），衛星數量盡可能少（費用最省），最小仰角盡可能大（通信路徑的各種衰減較小），指定區域進行全天候的持續性覆蓋（24小時不間斷的連續覆蓋）。調整參數：軌道傾角升節點1.3通信衛星衛星覆蓋帶

?覆蓋帶是基于同一軌道面內多顆衛星的相鄰重疊覆蓋特性，在地面上形成的一個連續覆蓋區域

?覆蓋帶半（地心角）寬度c

α為單顆衛星覆蓋的半地心角寬度，S為每個軌道面內的衛星數量π/S為衛星之間的半地心角寬度1.3通信衛星星座的類型1.3通信衛星相位(Phasing)星座時間上具有相對固定位置的衛星組成要求對衛星進行軌道控制隨機(Random)星座由軌道高度和傾角均不同的衛星組成沒有軌道控制星座的表示及主要參數：軌道面數每個軌道面內的衛星數軌道平面的傾角軌道面的升節點位置初始相位角半長軸偏心率近地點幅角w1.3通信衛星1.3.3通信衛星的組成

1.3通信衛星空間平臺結構分系統溫控分系統控制分系統跟蹤、遙測和指令分系統電源分系統遠地點發動機有效載荷天線分系統通信轉發器透明轉發器處理轉發器通信衛星的組成天線分系統通信分系統電源分系統跟蹤遙測與指令分系統控制分系統溫控分系統1.3通信衛星54通信衛星的組成該系統在地面測控站的指令控制下完成對衛星的姿態、軌道位置、工作狀態、主備用部件切換等各項功能的調整。天線分系統的主要任務是定向發射和接收無線電信號。在通信衛星中直接起中繼站作用，完成接收、處理、發射信號作用。主要包括遙測與指令兩大部分。衛星上各種電子設備所需能量的源泉。天線（天線分系統）衛星天線有兩種類型：

①全