通信工程师传输与接入卫星通信系统

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　　13.2 卫星通信系统

卫星通信是地球站之间利用通信卫星转发信号的无线电通信，是现代通信的重要手段。目前全世界有超过200多个和地区应用地球静止轨道上的通信卫星，提供80%的洲际通信和100%的国际电视转播，以及开通部分国内或区域的通信和电视广播业务。

卫星通信是在空间无线电通信实验基础上发展起来的。1945年英国人A.C.克拉克首先提出利用三颗地球静止卫星实现全球通信的设想。1958年美国发射了世界上第一颗通信卫星“斯科尔”（Score),开始了卫星通信的试验阶段。1965年国际通信卫星-1(又名“晨鸟”）地球静止卫星和苏联“闪电-1”大椭圆轨道卫星发射成功，标志着卫星通信进入实用阶段。20世纪70年代卫星通信以解决远距离、高容量、大型固定地球站之间的通信为主，主要发展国际卫星通信，少数几个建立了国内卫星通信系统。20世纪80年代已向各个应用领域和国内或区域卫星通信的方向深入，为世界各国普遍应用，许多相继建立了国内或区域卫星通信系统。此间，由于在髙密度、大容量干线通信方面面临光纤通信的挑战，卫星通信开始朝着发挥其优势的方面转向。20世纪90年代即转向甚小天线终端（VSAT)小容量、专用网通信、移动通信和电视直播方向发展。现阶段，VSAT卫星通信、卫星移动通信和卫星电视直播是卫星通信发展的主要潮流。

1.卫星通信频段的划分

卫星通信中，工作频段的选择是个十分重要的问题。它直接影响到整个卫星通信系统的通信容量、质量、可靠性、设备的复杂程度和成本的高低，并且还将影响到与其他通信系统的协调。一般地说，卫星通信工作频段的选择，必须根据需要与可能相结合的原则.着重考虑下列因素：

(1)电波应能穿过电离层，传播损耗和外部附加噪声应尽可能地小：

(2)应具有较宽的可用频带，尽可能增大通信容量；

(3)较合理地使用无线电频谱，防止各种宇宙通信业务之间以及与其他地面通信业务之间产生相互干扰：

(4)电子技术与器件的进展情况以及现有通信技术设备的利用与相互配合。

目前，大部分国际通信卫星尤其是商业卫星使用4/6GHZ频段，上行为5.925?6.425GHz,下行为3.7?4.2GHz,转发器带宽可达500MHz。国内区域性通信卫星多数也用该频段。许多的政府和军事卫星用7/8GHz,上行为7.9-8.4GHz,下行为7.25-7.75GHz,这样与民用卫星通信系统在频率上分开，避免互相干扰。

由于4/6GHZ通信卫星的拥挤，以及与地面网干扰问题，目前己开发与使用了11/14GHz频段。在这频段上上行采用14-14.5GHz,下行为11.7?12.2GHz,或10.95-ll.2GHz,以及11.45-11.7GHz,并已用于民用卫星通信和广播卫星业务。用11/14GHz与4/6GHZ相比，有如下优点。

(1)由于不同于地面中继线路所用频段，因此不存在与地面网干扰问题。地球站天线可设在城市中心建筑物顶上工作，将收到的信息直接传输到用户，因而比较简单，费用较低。

卫星的发射功率也可不受限制。

(2)若地球站及卫星的天线尺寸一定，11/14GHz波束宽度比4/6GHZ的一半还窄。这意味着用ll/14GHz频段的静止卫星，在赤道上要比4/6GHZ的可多放一倍，从而缓和了赤道轨道卫星的拥挤问题。另一方面卫星也便于多波束工作。

(3)相同尺寸的卫星天线，其增益，接收时是4/6GHZ的5.33倍，发射时是9.15倍，总的改善为16.9分贝。这一改善可用于弥补增加的传输损耗以及坏天气时增加的吸收损耗和噪声，或把地球站天线做小些和使用低成本卫星。

20/30GHZ频段也已开始使用，上行频率为27.5?31GHz,下行频率为17.7-21.2GHz。

用该频段时的可用带宽可增大到3.5GHz,为4/6GHZ时500MHz的7倍，因此有很大吸引力。

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