信息科學與電子工程專業(yè)英語lecture7衛(wèi)星通信概論

1、1,衛(wèi)星通信系統(tǒng),衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡單地說就是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，溝通地面與地面之間的各種通信，它利用其通信距離遠、覆蓋面積大的特點，完成大范圍通信任務；并作為光纖通信的一種補充和備用手段。,2,,衛(wèi)星通信概論,一、衛(wèi)星通信的基本概況二、衛(wèi)星通信發(fā)展的歷史三、我國衛(wèi)星通信發(fā)展史四、衛(wèi)星通信—主要特點五、衛(wèi)星通信—主要難點六、衛(wèi)星通信—應用范圍,3,一、衛(wèi)星通信概述,１、衛(wèi)星通信－概念２、衛(wèi)星通信－可行性３、衛(wèi)星通信－組

2、成衛(wèi)星空間部分衛(wèi)星地球站地面測控站,通信技術在人類歷史中的作用,通信：在兩個或多個位置實現(xiàn)信息的傳輸、接收和處理。 通信是人類社會的基本需求，每一次通信技術的變革都會對整個社會以及每一個人帶來極大的影響。古代： 烽火臺、鼓、鳴“金”、書信等近代： 電報、電話等現(xiàn)代 有線通信：光纖、電纜。 無線通信：短波/超短波通信、微波中繼通信、地面移動通信、衛(wèi)星通信。,4,通信技術的目標及限制,終極目標：任意時

3、間、任意地點、任意多的節(jié)點完成任意大數據的交換。 通信技術的發(fā)展總是向著這一理想目標靠近，在實現(xiàn)過程中要進行實時性、傳輸距離、傳輸帶寬等各方面的權衡。 無線通信是現(xiàn)代通信技術的一個代表，相對于有線通信網來說，具有使用地點靈活，架設簡單，建設成本低等各方面的優(yōu)點。 無線通信最大的約束：地球是圓的。,5,A點與B點位置足夠遠時，地球將阻擋無線信號的直接傳輸。,通過C點的信號中繼，A點與B點可以完成信號的間接傳輸。C點

4、信號中繼的作用范圍取決于C點轉發(fā)器距離地面的高度。C點轉發(fā)器的高度越高，覆蓋范圍越大。,人類目前能實現(xiàn)的最高轉發(fā)器：衛(wèi)星,6,7,8,理論上，三顆同步軌道通信衛(wèi)星就能覆蓋全球。,9,衛(wèi)星通信原理示意圖,10,1、衛(wèi)星通信概念的提出,概念的產生：時間——1945年10月；人物——英國物理學家、空軍雷達軍官克拉克；克拉克設想：把中繼站用火箭發(fā)射到赤道上空的靜止軌道上，每隔120度設一個靜止衛(wèi)星這樣不僅能夠實現(xiàn)遠距離通信，甚至能夠實現(xiàn)全

5、球通信。,,,,,,,克拉克設想，把中繼站用火箭發(fā)射到赤道上空的靜止軌道上，每隔120度設一個靜止衛(wèi)星，這樣不僅能夠實現(xiàn)遠距離通信，而且還能夠實現(xiàn)全球通信。,12,,他十分精確的預言，在1969年6月前后，人類將完成登月之壯舉。他還預言了電視電話的誕生。這些幻想和預言，今天都一一實現(xiàn)了。,“空間通信之父”,13,阿波羅登月計劃,起因與時間：前蘇聯(lián)宇航員加加林進入太空。時間：1961年4月12日乘東方一號宇宙飛船。 人類登月成功：

6、“阿波羅”11號飛船于1969年7月 20-21日首次 實現(xiàn)人登上月球 的理想。此后，美國又相繼6次 發(fā)射“阿波羅”號飛船，其中5次 成功?？偣灿?2名航天員登上月球。,加加林,阿姆斯特朗,14,阿波羅登月計劃,對登月計劃的質疑：代表人物：著名物理學教授哈姆雷特。 質疑內容：1、阿波羅登月照片純屬偽造2、阿波羅登月錄像帶在地球上攝制 3、月球表面干燥腳印卻非常清晰 4、阿波羅計劃進展速度可疑 5、對土星

7、五號火箭和登月艙的質疑 6、溫度對攝影器材的影響,15,背景1：短波通信,短波通信：當時遠距離通信尤其是移動通信，主要采用短波，短波通信是利用電離層的反射來實現(xiàn)信息的傳輸。缺點１：由于電離層的高度和反射率隨季節(jié)、晝夜而變化，因而短波通信信號不穩(wěn)定。要求使用者具有豐富的經驗才能正常使用。缺點２：可用頻段有限，不足30MHz，且全球共用。,16,短 波 通 信 示 意 圖,17,,,背景2：微波中繼接力通信,微波通信由于微波是

8、直線傳輸的，地面對微波吸收很嚴重，因此每隔50到80公里，需要架設很高的鐵塔（80～100米）來建造中繼站，進行逐段接力通信，實現(xiàn)遠距離通信。優(yōu)缺點：微波通信較穩(wěn)定、通信容量較大，但隨著遠距的增加費用也成倍加大并且通信效果變差，遠距離通信困難很多。,18,微波中繼通信,19,衛(wèi)星通信,20,2、衛(wèi)星通信的可行性,重要性克拉克的設想發(fā)表后，受到了各國科學家的重視，尤其是二戰(zhàn)后火箭技術已經達到了一定的水平，紛紛開展了衛(wèi)星技術的研究。

9、可行性1957年10月，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，證實了上述理論的可行性。,21,2、衛(wèi)星通信的可行性,二戰(zhàn)后期的V-2火箭設計者：德國科學家馮.布勞恩性能指標：長13.5米，重13噸， 載荷1噸，射程322千米。投入使用：1944年9月，目標倫敦。馮.布勞恩 美國第一顆衛(wèi)星的發(fā)射成功，以及第一艘載人登月飛船“阿波羅11號”登上月球作出突出貢獻，而航天飛機的研制也是自他手中開始。,22

10、,2、衛(wèi)星通信的可行性,實現(xiàn)衛(wèi)星通信的兩個條件1、運載工具具有足夠推力和精度的多級火箭。2、人造衛(wèi)星 集電子、機械、控制等多學科綜合能力。3、具備能力的國家 前蘇聯(lián)、美國、法國、日本、中國、印度（英國、 以色列、伊朗）朝鮮？,23,監(jiān)控管理 分系統(tǒng),,遙測跟蹤指令分系統(tǒng),,,,地球站,,,,,,,,,,,,,,,通信地球站分系統(tǒng),,,,,,通信,測控,３、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成,,,,,,控制管理分系統(tǒng),衛(wèi)星

11、分系統(tǒng),24,1）通信衛(wèi)星（衛(wèi)星分系統(tǒng)）,位置和姿態(tài)控制系統(tǒng)天線系統(tǒng)空間轉發(fā)器系統(tǒng)遙測指令系統(tǒng)電源系統(tǒng)溫控系統(tǒng)入軌和推進系統(tǒng),25,,,轉發(fā)器系統(tǒng),,位置與姿態(tài) 控制系統(tǒng),,遙測指令 系統(tǒng),,入軌和推進 系統(tǒng),,電源系統(tǒng),,溫控系統(tǒng),天線系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,通信衛(wèi)星的基本組成,,26,位置和姿態(tài)控制系統(tǒng),功能：它是衛(wèi)星的“平衡器官”，用于保持和控

12、制衛(wèi)星在軌道上的正確位置和姿態(tài)。,27,星上天線系統(tǒng),天線的作用它是衛(wèi)星的“耳目”，收發(fā) 無線電信號的出入口。天線分類：根據通信需要，天線有全球 波束天線、區(qū)域波束天線、 國內波束天線和點波束天線等多種。,1、天線分系統(tǒng)發(fā)送和接收通信及測控信號。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(fā)送遙測數據。用于通信的微波定向天線?？煞譃槿虿ㄊ炀€、點波束天線和區(qū)域波束天線三類。,28,衛(wèi)星天線系統(tǒng)示意

13、圖,29,30,空間轉發(fā)器,轉發(fā)器功能它是衛(wèi)星的主體，用于放大、 變頻進而轉發(fā)天線收到的無 線電信號。轉發(fā)系統(tǒng)一顆通信衛(wèi)星上有幾個到幾十個轉發(fā)器，每個轉發(fā)器能同時接收和轉發(fā)多個地球站的信號。,31,遙測指令系統(tǒng),報告衛(wèi)星狀態(tài)用于將衛(wèi)星工作情況及時 通知地面測控站。接收控制指令地面測控站發(fā)出的指令信號， 使星上設備按指令動作。,跟蹤、遙測、指令分系統(tǒng)（TT&C）跟蹤部分用來為地球站跟蹤衛(wèi)星發(fā)送信標。遙測

14、部分用來在星上測定并給地面的TT&C (Tracking Telemetry &Command)站發(fā)送有關衛(wèi)星姿態(tài)及衛(wèi)星各部件工作狀態(tài)的數據。指令部分用于接收來自地面的控制命令，處理后送給控制分系統(tǒng)執(zhí)行。,32,33,星上電源系統(tǒng),主要功能：　它是衛(wèi)星的“心臟”，用于 提供星上設備工作所需的電能。電源系統(tǒng)有太陽能電池陣、蓄電池組等。,34,電源分系統(tǒng)為衛(wèi)星提供電能。星上電源分系統(tǒng)由一次能源(太陽能)，二次

15、能源(蓄電池)，以及供配電設備組成。,電源系統(tǒng)重要作用,衛(wèi)星電源系統(tǒng)是衛(wèi)星的關鍵分系統(tǒng)之一，它擔負著為衛(wèi)星的其它分系統(tǒng)和有效載荷供電的重要任務。電源分系統(tǒng)供電質量的優(yōu)劣直接影響衛(wèi)星整星的工作狀態(tài)。通常衛(wèi)星的電源系統(tǒng)由太陽能電池、蓄電池以及供配電設備組成。光照區(qū)太陽能為蓄電池充電，陰影區(qū)由蓄電池供電。 若衛(wèi)星中只有蓄電池（出現(xiàn)在早期的試驗衛(wèi)星以及一些短期航天任務中），則蓄電池耗盡就意味著衛(wèi)星壽命的結束，如“斯科爾號”。

16、若衛(wèi)星中只有太陽能電池，則整星必須在光射區(qū)才能保持工作。,35,電源系統(tǒng)的效率,太陽能電池的轉換效率 太陽能電池帆板對太陽的跟蹤 太陽能電池的總功率與其面積相關，目前衛(wèi)星上一般采用展開式的太陽能電池帆板，以提高整星的能源供應。但太陽能電池帆板對太陽光角度的跟蹤將直接影響太陽能電池的輸出功率。 太陽能電池的光電轉換效率 太陽能電池的光電轉換效率與太陽能電池的材料、工藝等相關。目前效率最高的是多

17、結砷化鎵電池，效率在33%以上.普通的硅太陽能電池效率在8--16%之間.,36,電源系統(tǒng)的重量考慮,作為在軌衛(wèi)星的重要子系統(tǒng)，重量總是越小越好。要減小能源系統(tǒng)的重量主要通過以下幾方面入手：太陽能電池的選型：通過選擇輕質的材料以降低太陽能電池的重量。對帆板的展開及跟蹤機構采用輕量的設計。選用比能量更高的蓄電池，如鋰電池，以降低蓄電池組的重量。,37,38,星上溫控系統(tǒng),主要功能：　它象衛(wèi)星的“保姆”， 用于保證衛(wèi)星表面溫

18、度在正常范圍之內。,39,溫控分系統(tǒng)溫控分系統(tǒng)的作用就是控制衛(wèi)星各部分的溫度，保證星上各種儀器設備正常工作。通?？煞譃楸粍訙囟瓤刂坪椭鲃訙囟瓤刂苾煞N形式。,40,入軌和推進系統(tǒng),主要功能：　它有點象衛(wèi)星的“拐棍”，用來保證衛(wèi)星在太空中的正確姿態(tài)。在地面測控站的指揮下，星上軸向和橫向兩個噴射推進器來控制衛(wèi)星的姿態(tài)。,通信衛(wèi)星舉例——鑫諾三號,鑫諾衛(wèi)星通信有限公司的“鑫諾3號”衛(wèi)星是一顆專門為我國滿足中央臺、各省會城市、各直轄市衛(wèi)星

19、廣播電視傳輸需要的廣播電視傳送衛(wèi)星 。,41,目前我國首顆直播通信衛(wèi)星。,42,鑫諾三號衛(wèi)星性能參數,43,,2）衛(wèi)星地球站,,天線與人,44,衛(wèi)星地球站,地球站組成：它一般由天線、饋線設備、發(fā)射設備、接收設備、信道終端設備、電源設備、自動跟蹤設備以及臨近設備等組成。衛(wèi)星天線：拋物面天線，這種天線的拋物面反射器有把無線電波集中成窄窄的一束的本事，即有很強的方向性。,45,衛(wèi)星地球站（續(xù)）,天線的作用：它可以減小無線電波在空間傳播

20、時的損失，保證通信衛(wèi)星上的轉發(fā)器和地球站設備接收正常的信號。自動跟蹤設備：能根據衛(wèi)星遙測系統(tǒng)發(fā)出的信號，迅速判斷天線偏離衛(wèi)星的位置，然后轉動天線使它對準九宵云外的衛(wèi)星。,46,衛(wèi)星地球站（續(xù)）,發(fā)射和接收設備：高功率放大器、低噪聲放大器、合路器、分配器、上變頻器、下變頻器、調制器、解調器基帶設備。,,用 戶,,長途電話局,,基帶設備,,調制解調,,變 頻,,功率放大,,天線,,,,,,,47,3) 地面遙測和監(jiān)

21、控站 （控制管理分系統(tǒng) ）,測控內涵：跟蹤、遙測、指令和監(jiān)測的簡稱。測控站任務：準確可靠地跟蹤、測量衛(wèi)星，對衛(wèi)星進行軌道修正、位置和姿態(tài)保持等控制。測控站與衛(wèi)星：一個測控站可以測控多顆衛(wèi)星，但一顆衛(wèi)星在同一時間只能由一個特定的測控站測控。,48,二、衛(wèi)星通信發(fā)展簡史,１、試驗階段（1954～1964年）２、國際通信（1964～1974年)３、國內通信（1975～1980年）４、VSAT階段（80年代以后）５、移動通信（

22、90年代以后）,49,,1、試驗階段—無源衛(wèi)星通信,通信試驗：1954年至1964年，美國曾先后利用月球、無源氣球作為中繼站，進行了電話、電視傳輸實驗。通信效果：無源中繼不能對信號進行放大，地面接收到的信號質量不高，實用價值不大。,50,,1、試驗階段—早期衛(wèi)星通信,前蘇聯(lián)1957年成功發(fā)射衛(wèi)星，衛(wèi)星通信的希望即將成為現(xiàn)實。美國宇航局在1958年12月發(fā)射斯科爾廣播實驗衛(wèi)星，進行了磁帶錄音信號的傳輸。1960年8月美國發(fā)射“回

23、聲”（ECHO）衛(wèi)星，首次完成了有源延遲中繼通信。1962年7月美國AT&T公司發(fā)射了“電星一號”低軌道通信衛(wèi)星，實現(xiàn)了電話、電視和數據的傳輸。1962年11月美國無線電公司發(fā)射了“中繼一號”低軌道衛(wèi)星，實現(xiàn)了跨洋的電視轉播。,51,1、試驗階段—同步衛(wèi)星通信,同步軌道衛(wèi)星1963年7月與1964年8月，美國先后發(fā)射三顆“辛康姆”衛(wèi)星，最后一顆被射入近似圓形的靜止通信衛(wèi)星。利用它成功地進行了電話、電視和傳真的傳輸試驗，并

24、于1964年秋用它向美國轉播了在日本東京舉行的奧林匹克運動會實況。,52,2、國際通信—實用通信衛(wèi)星,商業(yè)通信衛(wèi)星1965年4月，“國際衛(wèi)星通信組織”發(fā)射“晨鳥”同步軌道靜止通信衛(wèi)星。兩周后，前蘇聯(lián)也成功地發(fā)射了準同步通信衛(wèi)星“閃電-1” 。國際通信業(yè)務僅以國際衛(wèi)星組織為例，在160個國家和地區(qū)之間提供了4萬條話路，并承擔了幾乎全部國際電視業(yè)務的傳輸。,53,3、衛(wèi)星技術的發(fā)展,海事衛(wèi)星組織（INMARSAT）利用同步衛(wèi)星進行

25、海上移動通信的衛(wèi)星通信網，實現(xiàn)了以全球海上船只為主要服務對象的同步衛(wèi)星移動通信。國內通信：七十年代，地面通信衛(wèi)星的天線是非常大，直徑為10～30米，主要用于固定通信，大型艦船的移動通信。從國際通信逐漸擴展到國內。,54,4、VSTA通信—概念,基本概念：VSTA (Very Small Aperture Terminal)指終端天線口徑小于2.5米的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。創(chuàng)新企業(yè)：80年代初最初由美國赤道通信公司抓住了這一技術方

26、向，推出了C100、C120 VSAT衛(wèi)星單向數據廣播系統(tǒng)。80年代中期，又推出了C200衛(wèi)星雙向交互通信系統(tǒng)。,55,4、VSAT通信——發(fā)展,大公司介入80年代中期，紛紛投入人力和財力從事VSAT系統(tǒng)的研制和開發(fā)，如美國的休斯、哈里斯、高通，日本的NEC公司。計算機聯(lián)網：遠程聯(lián)網大大推動了VSAT的發(fā)展。VSAT意義：VSAT確定了衛(wèi)星通信向小型化、多功能、智能化發(fā)展方向。,56,4、VSAT通信——應用,廣播式分發(fā)業(yè)務

27、 播發(fā)氣象、股票、債券、 商品等各種數據；播發(fā) 音樂、電視、新聞等各 種信號。數據采集和監(jiān)控對工業(yè)流程如輸油、地質氣象等實施數據采集和傳輸。雙向交互業(yè)務 傳輸數據以提供信用卡確認、銀行事務、預定 業(yè)務和數據庫服務等。,57,5、移動衛(wèi)星通信,海事移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)MOTOROLA“銥”星系統(tǒng)ICO全球通信系統(tǒng)全球星（Globalstar）系統(tǒng)Teledesic全球通信系統(tǒng),58,通信衛(wèi)星的

28、軌道分類*,高軌道衛(wèi)星 GEO 距地面 35800公里（同步衛(wèi)星）中軌道衛(wèi)星 MEO 距地面 5000—20000公里低軌道衛(wèi)星 LEO 距地面 500 —5000公里,59,通信衛(wèi)星的軌道分類*,高軌道衛(wèi)星優(yōu)點 a)衛(wèi)星壽命長 b)應用相對簡單 c)覆蓋面積大高軌道衛(wèi)星缺點 a)通信天線直徑大 b)遠距離傳輸造成時延 c)軌道資源緊張,60,通信衛(wèi)星的軌道分類*,低軌道衛(wèi)星優(yōu)點 a)

29、傳輸時間短 b)多衛(wèi)星可實現(xiàn)全球覆蓋 c)易實現(xiàn)個人手機通信低軌道衛(wèi)星缺點 a)衛(wèi)星壽命短 b)發(fā)射投資高 c)設備技術復雜,61,通信衛(wèi)星的軌道分類*,中軌道衛(wèi)星兼顧了低軌道衛(wèi) 星和高軌道衛(wèi)星的特點。,62,（1）海事移動衛(wèi)星通信,最早的GEO衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)（美國通信衛(wèi)星公司COMSAT的軍用系統(tǒng)）20世紀70年代應用于海上船只的安全保障1985年決定把航空通信納入業(yè)務范圍之內,63,（1）海事移動

30、衛(wèi)星通信,移動汽車電話1995年8月,INMARSAT研制并成功運行了世界上第一個全球汽車電話系統(tǒng),該系統(tǒng)的用戶駕駛汽車可在任何地方實現(xiàn)全球通信。系統(tǒng)使用了4顆GEO衛(wèi)星；12顆MEO衛(wèi)星系統(tǒng)設計提供14種服務項目，初期提供語音、傳真及數據業(yè)務，通話費為每分鐘4.6美元。,64,海事衛(wèi)星地面終端示意圖,65,（2）“銥”星系統(tǒng),該系統(tǒng)值得介紹的內容較多，既有 美好的初衷，又有悲壯的失敗。,66,（3）ICO全球通信系統(tǒng),名　稱

31、：中圓軌道系統(tǒng) Intermediate Circular Orbit投資者：國際海事衛(wèi)星組織經國務院批準1979年交通部代表我國加入該組織1993年通過了ICO衛(wèi)星通信系統(tǒng)方案20世紀90年代后期開始運行,67,（3）ICO全球通信系統(tǒng),技術特點：它屬于中軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，因而只需衛(wèi)星12顆；該系統(tǒng)有12顆衛(wèi)星分別在兩個正交的圓形地球軌道面上運行，每個軌道面上有6顆衛(wèi)星，其中一顆為備用。衛(wèi)星離地球表面高度為10350km，

32、運行周期近6h。,68,（3）ICO全球通信系統(tǒng),市場定位：ICO將服務的目光從商務旅行者身上擴散到更廣泛的人群中，它甚至特別強調為發(fā)展中國家服務。ICO的用戶終端：手持機及車載、機載、船載和半固定。通信業(yè)務：話音、2400bps雙工數據通信業(yè)務；準實時三類傳真、定位業(yè)務、尋呼業(yè)務。,69,（4）GlobalStar系統(tǒng),全球星系統(tǒng)：由美國勞拉公司和高通公司倡導和發(fā)起的；合作伙伴：世界上主要電信業(yè)務提供商和制造商投資

33、：在1991年，耗資30多億美元,70,（4）GlobalStar系統(tǒng),衛(wèi)星網絡：48顆衛(wèi)星，軌道高度1414公里,共有8個軌道平面。手持機價格約為1000美元，通話費為0.3～0.5美元/分鐘。,71,（4）GlobalStar系統(tǒng),設計特點：Globalstar系統(tǒng)不是一個獨立的通信網，而是對現(xiàn)有的公用、專用、市話、長途網，地面蜂窩移動通信網以及各種特殊通信網的延伸和補充。設計構思以LEO新技術和包括采用碼分多址技術的

34、移動電話技術為基礎。為簡化網路結構，不采用星際鏈路交換信息的技術。,72,（5）Teledesic全球通信系統(tǒng),投資者：比爾·蓋茨和克雷格.麥考，于1994年提出“滿天星”計劃。系統(tǒng)組成：把924（1/10備用）顆衛(wèi)星發(fā)射到690公里的軌道上，形成覆蓋地球的互聯(lián)網絡。基本想法：世界大部分地方的通信事業(yè)并不發(fā)達，因此利用衛(wèi)星進行高速因特網接入則是一條捷徑。,73,Teledesic性能指標,旋轉周期：小于100min。

35、通信業(yè)務：話音、數據、視像、交互式多媒體及廣域網絡信息。接口速率：一般用戶16k～2Mbps；大容量用戶為155M～1.2Gbps；用戶天線：直徑小于25cm,74,三、我國衛(wèi)星通信發(fā)展歷程,我國的第一顆人造地球衛(wèi)星 時間：1970年4月24日 意義：打破壟斷 振奮人心 人物：孫家棟院士 運載火箭、衛(wèi)星技術 專家,東方紅1號,75,三、我國衛(wèi)星通信發(fā)展歷程,1、引進地球站，開展衛(wèi)星業(yè)務2、研

36、制地球站，建衛(wèi)星試驗站3、實現(xiàn)租星建網和發(fā)星建網4、衛(wèi)星通信網現(xiàn)狀,76,1、開展國際衛(wèi)星通信業(yè)務,第一：在1971年，我國就引進10M車載站和30M標準地球站，首次利用通信衛(wèi)星成功地進行國際通信。第二：1972年，美國總統(tǒng)尼克松首次訪華，有關部門優(yōu)選衛(wèi)星通信作為主要通信手段，出色地完成了這次重要的國際通信任務。,77,1972年2月21日，尼克松一行抵達北京，對中國進行為期七天的歷史性訪問。,歷史的瞬間,78,2、研制和建立

37、通信試驗站,通信試驗：70年代末期，我國先后利用德國和法國聯(lián)合研制的“交響樂”以及國際衛(wèi)星通信組織的IS IV-A、IS V等通信衛(wèi)星進行通信和廣播試驗。國內衛(wèi)星網：在80年代初期，建立了北京、烏魯木齊、拉薩和昆明4座衛(wèi)星通信地球站。,79,3、實現(xiàn)租星和發(fā)星建網,1984年發(fā)射了第一顆試驗同步通信衛(wèi)星。1986年又發(fā)射了實用通信廣播衛(wèi)星。1986年7月以北京為主站，烏魯木齊、呼和浩特、拉薩和廣州為區(qū)域中心站的國家公用衛(wèi)

38、星通信網建成，轉發(fā)器為國際通信衛(wèi)星IS V。1988年3月7日和12月22日，我國又分別發(fā)射了兩顆實用通信衛(wèi)星。,80,3、實現(xiàn)租星和發(fā)星建網,1990年2月，我國又發(fā)射第5顆通信衛(wèi)星。1993年初，原郵電部向美國GTE公司購買在軌通信衛(wèi)星，以“中星5號”命名加入國家公用衛(wèi)星通信網。該星擁有24部C波段和6部Ku波段轉發(fā)器，傳輸中央和地方的8套電視節(jié)目，同時還提供5200路雙向電話業(yè)務，并為若干個VSAT系統(tǒng)提供專用網。,8

39、1,3、實現(xiàn)租星和發(fā)星建網,1994年11月30日：東方紅3號發(fā)射升空，由于太陽能電池泄漏，該星未能送入同步軌道。1997年5月12日：我國采用“長征3號甲”運載火箭再次發(fā)射具有24部C波段轉發(fā)器的“東方紅3號B”新型通信衛(wèi)星，于5月20日成功定點于東經125度的赤道上空，并以“中星6號”命名正式進入我國國家通信網通信衛(wèi)星序列。,82,航天最新成就,神州五號 2003年10月15日北京時間9時，楊利偉乘由長征二號F火箭

40、運載的神舟五號飛船首次進入太空，是中華人民共和國第一位進入太空的太空人。 神州六號 2005年10月12日上午9:00在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空， 費俊龍和聶海勝兩名中國航天員被送入太空。是中國第一艘執(zhí)行“多人多天”任務的載人飛船。 神州八號 2011年11月1日清晨5:58成功發(fā)射成功，預計在2-3日與天宮一號對接。,83,4、衛(wèi)星通信網現(xiàn)狀,國際網：上海、北京建成4座大型地球站，2000多條線路。國內網：北京、廣州

41、、拉薩、烏魯木齊、成都、呼和浩特等30多個大站及數十個小站，擁有20000多條單向電路。VSAT總數：1996年底，4000多個衛(wèi)星單收站，9000多個收發(fā)站。,84,四、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點,1、通信距離遠，覆蓋范圍寬2、不受地理等條件限制3、多址通信和廣播通信4、通信容量大5、大范圍移動通信,85,1、通信距離遠覆蓋范圍寬,通信距離：一顆同步衛(wèi)星18000公里左右。覆蓋范圍：衛(wèi)星視區(qū)可達到全球表面積的42.4%。其

42、它特點：建站成本與通信距離無關，這一點對國際通信來說尤其重要。,86,2、不受地理等條件的限制,對于衛(wèi)星通信來說，只要通信雙方的設備正常，就可以實現(xiàn)通信，不會因為以下幾種條件的限制：,不受地理條件的限制不受自然災害人為事件的影響。,87,3、廣播通信和多址通信,廣播通信在覆蓋范圍內，無論什么地方，都可以收到所有的廣播。多址通信既然地球站有發(fā)射機，也裝有接收機，只要架設起來，相互之間都可以同時通信，這種能同時實現(xiàn)多方向、多

43、地點通信的能力，稱為“多址聯(lián)接”。,88,衛(wèi)星廣域網聯(lián)網示意圖,衛(wèi)星,VSAT終端,VSAT終端,局域網,89,4、通信容量大,提高容量的措施：微波波段，轉發(fā)器功率和新體制、新技術的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信容量越來越大，傳輸的業(yè)務類型越來越多樣化?，F(xiàn)代衛(wèi)星容量：一顆衛(wèi)星其通信容量就可超過33000條話路，即6萬多人可同時打電話。,90,5、通信靈活、機動,小型地球站：2.4／3.6m天線；機動地球站：1.2或1.8m天線海事衛(wèi)星

44、：隨身攜帶； 轉播車：傳送電視節(jié)目的車載地球站。手持終端：低軌道手持式衛(wèi)星通信終端。,91,四、技術上的難點,1、空間電子技術2、信號傳播時延3、多址聯(lián)接技術4、高度可靠性,92,1、先進的空間和電子技術,空間技術由于距地面相數萬公里，電磁波傳播損耗很大，空間環(huán)境復雜多變，要把衛(wèi)星發(fā)射到靜止軌道上精確定點，并經常保持較小的漂移，難度是很高的。電子技術就通信來說，為了保證質量，需要采用高增益的天線、大功率發(fā)射機、

45、低噪聲接收設備和高靈敏度的調制解調器等一系列技術。正是這種需要，促進了微波、信號檢測等理論與技術的迅速發(fā)展。,93,2、解決傳播時延帶來的影響,傳播時延電磁波傳播速度約等于光速，地球站→衛(wèi)星→地球站距離8萬公里，時間約為0.27秒。回波效應即發(fā)話者在0.54秒后會聽到反射回來的本人講話的回聲，成為一種干擾。解決方法為了消除或抑制回波干擾，地球站要增加一些設備。,94,3、實現(xiàn)多址聯(lián)接,多址聯(lián)接通信衛(wèi)星的廣播式工作，為“多址聯(lián)

46、接”提供了可能性，但是，要將可能性變?yōu)楝F(xiàn)實，必須解決“多址技術”的問題，即接收站如何識別和選出發(fā)給自己的信號。多址技術這要求發(fā)射站發(fā)射的信號或傳輸手段必須具有區(qū)別于其它站的某種特征。,95,4、高度穩(wěn)定、可靠地工作,重要性靜止衛(wèi)星處于離地球數萬公里之外，作為中繼站，既無人值守，更無人維修。衛(wèi)星上組裝有成千上萬個電子和機械元器件，若其中一個發(fā)生故障或損壞，就可能引起通信衛(wèi)星的失效，導致整個衛(wèi)星通信系統(tǒng)的癱瘓。解決方法在衛(wèi)星上使用

47、的都是經過精選的可靠性高、壽命長的元、器件。它們需要進行大量的壽命與可靠性試驗。,96,五、衛(wèi)星通信的應用范圍,1、國際、國內長途通信2、廣播、電視節(jié)目傳輸3、新聞記者、石油勘探、海洋石油、森林防護、緊急救援等4、航空、航海、交通等移動通信5、金融部門遠程聯(lián)網、發(fā)布信息6、用于軍事通信、偵察,未來通信衛(wèi)星的發(fā)展趨勢,,97,寬帶業(yè)務的需求,寬帶衛(wèi)星通信業(yè)務將在未來幾年中得到快速發(fā)展。轉發(fā)衛(wèi)星有效載荷設計將以傳統(tǒng)的轉發(fā)器為基礎，

48、星上交換和處理有效載荷設計將利用寬帶衛(wèi)星和頻率資源。衛(wèi)星可以有效彌補地面通信網之不足，但必須是提供通過太空傳輸所能提供的效果更好的服務。未來衛(wèi)星系統(tǒng)面臨的市場需求將與地面通信面臨的一樣，即帶寬更寬，功能更強，價格更低。通信容量最大和終端最簡便的寬帶系統(tǒng)將有市場優(yōu)勢。但是，寬帶衛(wèi)星業(yè)務的靈活性已具有自身的優(yōu)勢。用戶將把始終在線的高速數據連接作為日常生活的一部分。但是，地面寬帶鏈路的有效距離，無論有線還是無線，一般都小于它們將要替代的話音系

49、統(tǒng)的有效距離。這就有可能在城市中產生許多寬帶“孤島”，在人煙稀少的地區(qū)情況會更加嚴重，而且沉重的系統(tǒng)費用會使專用的地面系統(tǒng)非常不經濟。在這些地區(qū)，衛(wèi)星自然成為應該選擇的寬帶通信手段。,98,通信衛(wèi)星星上路由需求,目前的寬帶衛(wèi)星一般被看作是接入技術，也就是專門在用戶和Internet之間通過傳統(tǒng)轉發(fā)衛(wèi)星或彎管式衛(wèi)星提供寬帶連接，與用調制解調器通過地面線路提供連接很相似。無論那種連接方式，每條線路每次都是接納一個用戶，而且數據的傳送路由選擇

50、都是在中央設備中進行的。隨著寬帶業(yè)務的增加需要將通信路由功能從地面中央設備轉移到空間衛(wèi)星上，系統(tǒng)設計人員可以將來自許多猝發(fā)用戶的通信量在到達衛(wèi)星下行鏈路發(fā)射機之前進行組合，從而大大提高了效率并圍，使系統(tǒng)每年產生更多的收益。,99,微小衛(wèi)星的發(fā)展需求,革命性的新技術將大幅度地增強衛(wèi)星的功能，并大大地降低衛(wèi)星的成本。這些年以來，衛(wèi)星體積越來越大，功率越來越高，通信容量越來越大。然而，在今后二十年中，低地球軌道（LEO）和中地球軌道（MEO）

51、的衛(wèi)星卻可能會向另外一個方向發(fā)展，即小型化，從而使衛(wèi)星發(fā)展回歸到起點。每顆衛(wèi)星都擁有強大的計算能力，并與幾十顆、甚至幾百顆相似的衛(wèi)星互聯(lián)，對地球進行不間斷的地毯式覆蓋。這些衛(wèi)星可以是通信衛(wèi)星、情報監(jiān)視衛(wèi)星或科學觀察衛(wèi)星。,100,作業(yè),分別調研國內、國外太陽能電池光到電的轉換效率能夠達到的最大值。對于一顆通信衛(wèi)星，除電源系統(tǒng)外整星（包括轉發(fā)器）要消耗的功率如果是300W，假設電源系統(tǒng)自身消耗功率為其輸出功率的15%，則太陽能電池面積最小