卫星通信技术及原理

二、卫星通信技术及原理

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电信号,在两个或多个地球站之间进行的通信。地球站就是指设在地球表面的无线电通信站。卫星通信实质上就是利用通信卫星作为中继站的一种特殊的微波中继通信方式。卫星通信是无线电通信的一种方式。

卫星通信系统是由空间部分(通信卫星)和地面部分(上行地球卫星接收系统)两大部分构成的。在这一系统中,通信卫星实际上就是一个悬挂在赤道上空静止不动的通信中继站。它居高临下,视野开阔,只要在它覆盖的区域内,不论距离远近都可以实现通信,可以通过它转发电报、电话、电视、广播和数据等无线电信号。⁽³⁾

通信卫星的工作原理是:由地面站发出无线电信号,这个微弱的信号被卫星通信天线接收后,首先在通信转发器中进行信号放大、变频、功率放大,最后再由卫星的通信天线把放大后的无线电信号重新发回地面站,从而实现两个地面站或者多个地面站之间的远距离通信。卫星传播系统就是由地面站把讯号通过上链传送到太空中的通讯卫星,再由卫星自动转换讯号频率,经由下链传回到另一个接收的地面站,而完成链状的传播方式。

一个卫星通信系统由卫星上行地球站、通信卫星、卫星接收系统组成。卫星上行地球站担负着把节目中心传送来的信号发送到通信卫星的任务,同时还要随时监测卫星下行信号的质量。有些上行地球站还承担着对卫星进行遥测、跟踪、遥控的任务。根据传送信号的不同分为:模拟上行地球站、数字上行地球站。模拟上行地球站传送的是模拟信号,数字上行地球站传送的是数字信号,两者的不同就在于传输信号的性质不同,前者是模拟信号,后者是数字信号。卫星接收系统接收卫星传回地面的信号,它分为两种类型:用于有线广播系统内的集体接收系统、个体卫星接收系统。集体卫星接收系统由卫星接收天线、高频头、功分器、卫星接收机等几个部分组成。卫星接收天线将广播卫星传送的电磁波接收下来,然后进入高频头。高频头一方面可以对信号进行低噪声放大,另一方面进行下变频。由于卫星到地面的接收点的距离在4万公里左右,因此卫星接收天线的信号是十分微弱的,因此需要高频头对信号进行放大。为了保持音质的纯正必须减小噪音,因此在高频头内有低噪声放大器,它产生的噪音很小。由于一台卫星接收机只能接收一套节目,因此在室内设立了功率分配器也就是功分器。功分器的作用在于将一路信号平均分为若干路,给卫星接收机提供信号,同时保证各卫星接收机之间互相不干扰。卫星接收机输出音频信号、视频信号,同时还输出数据信号。个体卫星接收系统相对简单,由卫星接收天线、高频头和卫星接收机组成,原理和集体卫星接收系统是一样的。通信卫星就是信号的中转站,对信号进行着空中传播。⁽⁴⁾