第二章 同步衛(wèi)星廣播

1、第二章第二章 同步衛(wèi)星廣播同步衛(wèi)星廣播 本章主要內(nèi)容是同步衛(wèi)星廣播的一些基本章主要內(nèi)容是同步衛(wèi)星廣播的一些基本概念，包括：本概念，包括：2022-4-2數(shù)字衛(wèi)星廣播1一、衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的組成一、衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的組成二、同步衛(wèi)星：同步衛(wèi)星的攝動二、同步衛(wèi)星：同步衛(wèi)星的攝動 三、日凌與衛(wèi)星蝕日凌與衛(wèi)星蝕四、廣播衛(wèi)星的電參數(shù)與電波傳播四、廣播衛(wèi)星的電參數(shù)與電波傳播2.1 衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的組成衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的組成 衛(wèi)星上行地球站、通信或廣播衛(wèi)星、衛(wèi)星接衛(wèi)星上行地球站、通信或廣播衛(wèi)星、衛(wèi)星接收系統(tǒng)收系統(tǒng)211 衛(wèi)星上行地球站衛(wèi)星上行地球站一個衛(wèi)星上行地球站由發(fā)送、天線、接收、監(jiān)控、一個衛(wèi)星上行地球站由發(fā)送、天線

2、、接收、監(jiān)控、電源等幾個子系統(tǒng)組成。電源等幾個子系統(tǒng)組成。它擔(dān)負著把節(jié)中目心傳它擔(dān)負著把節(jié)中目心傳送來的信號發(fā)送到通信送來的信號發(fā)送到通信(廣播廣播)衛(wèi)星的任務(wù)，同時衛(wèi)星的任務(wù)，同時還要隨時監(jiān)測衛(wèi)星的下行信號的質(zhì)量。有些上行還要隨時監(jiān)測衛(wèi)星的下行信號的質(zhì)量。有些上行地球站還承擔(dān)著對衛(wèi)星進行遙測、跟蹤和遙控的地球站還承擔(dān)著對衛(wèi)星進行遙測、跟蹤和遙控的任務(wù)。為了突出重點這里僅僅討論衛(wèi)星上行地任務(wù)。為了突出重點這里僅僅討論衛(wèi)星上行地球站中的發(fā)送子系統(tǒng)。球站中的發(fā)送子系統(tǒng)。2.1 衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的組成衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的組成 二、數(shù)字上行地球站：二、數(shù)字上行地球站：按照圖按照圖2-2講解講解波導(dǎo)波導(dǎo)波導(dǎo)：波導(dǎo)

3、：矩形波導(dǎo)，圓波導(dǎo)，橢圓波導(dǎo)，軟波導(dǎo)矩形波導(dǎo)，圓波導(dǎo)，橢圓波導(dǎo)，軟波導(dǎo)采用了雙機備份的工作方式；采用MCPC工作方式；輸入的信號有音頻、視頻、數(shù)據(jù)；信源編碼器輸出的是壓縮的碼流（TS流），每個數(shù)據(jù)包的長度188個字節(jié)，然后復(fù)用器把不同的TS流復(fù)用，送入信道編碼器。信道編碼器主要由能量擴散、外碼編碼、卷積交織、內(nèi)碼編碼、基帶成形等幾部分組成。QPSK調(diào)制器調(diào)制，主要原因在于QPSK調(diào)制特別適合于弱信號的場合。也就是說在輸入的載噪比比較低的情況下,能夠獲得比較高的輸出信噪比。 QPSK調(diào)制屬于中頻調(diào)制。一般的中頻頻率為70MHz。 上變頻器：中頻信號直接送入上變頻器，上變頻器輸出的頻率就是衛(wèi)星的上

4、行頻率，C波段衛(wèi)星的上行頻率約為6GHz，而Ku波段衛(wèi)星的上行頻率約為14GHz。倒換開關(guān)：假負載：負載匹配功分器：高功放：以便獲得足夠的功率，其輸出大功率射頻信號通過天線發(fā)送到位于同步軌道的通信(廣播)衛(wèi)星上去。衛(wèi)星天線衛(wèi)星天線衛(wèi)星上行地球站的天線都是大口徑衛(wèi)星上行地球站的天線都是大口徑天線，直徑為天線，直徑為6m20m。天線的形。天線的形式大多為式大多為雙反射面天線雙反射面天線，也有些采，也有些采用用卡賽格倫天線卡賽格倫天線或或格里高利天線格里高利天線。采用后者的好處是收發(fā)可以共用一采用后者的好處是收發(fā)可以共用一副天線而無需使用雙工器。副天線而無需使用雙工器。212 衛(wèi)星接收系統(tǒng)衛(wèi)星接收系

5、統(tǒng)兩種：集體衛(wèi)星接收和個體衛(wèi)星接收兩種：集體衛(wèi)星接收和個體衛(wèi)星接收主要區(qū)別在于主要區(qū)別在于是否使用功分器是否使用功分器(是否用調(diào)制器是否用調(diào)制器)一、集體衛(wèi)星接收系統(tǒng)一、集體衛(wèi)星接收系統(tǒng)1、組成、組成由天線、高頻頭、第一中頻電纜、功分由天線、高頻頭、第一中頻電纜、功分器、衛(wèi)星接收機和射頻調(diào)制器組成。器、衛(wèi)星接收機和射頻調(diào)制器組成。按照圖按照圖2-3講解講解功率分配器接收機接收機調(diào)制器調(diào)制器多路混合器功率放大器至有線電視用戶分配系統(tǒng)電纜集體接收集體接收高頻頭第一中頻電纜第一中頻電纜9701470MHz9501450MHzA、V或者數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)衛(wèi)星接收系統(tǒng)可以分成室外和室內(nèi)兩部分：衛(wèi)星接收系統(tǒng)可以

6、分成室外和室內(nèi)兩部分：室外部分：室外部分：衛(wèi)星接收天線衛(wèi)星接收天線、高頻頭高頻頭、第一第一中頻電纜中頻電纜，有時還設(shè)有，有時還設(shè)有線路放大器線路放大器；室內(nèi)部分：室內(nèi)部分：功分器、衛(wèi)星接收機。功分器、衛(wèi)星接收機。作為集體接收系統(tǒng)來說，衛(wèi)星接收機的輸作為集體接收系統(tǒng)來說，衛(wèi)星接收機的輸出就是有線電視的信號源，所以它直接與出就是有線電視的信號源，所以它直接與射頻調(diào)制器連接；射頻調(diào)制器連接； 2、工作過程、工作過程 （1）衛(wèi)星接收天線將廣播衛(wèi)星傳送的）衛(wèi)星接收天線將廣播衛(wèi)星傳送的電磁波接收下來，然后送入高頻頭。電磁波接收下來，然后送入高頻頭。 高頻頭的作用有兩個高頻頭的作用有兩個：低噪聲放大。：低噪

7、聲放大。 下變頻下變頻收到的信號非常弱，收到的信號非常弱，要求：高頻頭有非常要求：高頻頭有非常高的增益，內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲一定得非常小高的增益，內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲一定得非常小。 （2）第一中頻電纜把第一中頻信號第一中頻電纜把第一中頻信號送給功分器送給功分器 信號從室外傳輸?shù)绞覂?nèi)要使用信號從室外傳輸?shù)绞覂?nèi)要使用電纜，電纜，由于電纜對高頻信號的衰減由于電纜對高頻信號的衰減是很大的，同時頻率越高，衰減就是很大的，同時頻率越高，衰減就越大，為了盡可能地減少電纜對信越大，為了盡可能地減少電纜對信號的衰減，要把信號頻率降下來，號的衰減，要把信號頻率降下來，經(jīng)過下變頻的信號在衛(wèi)星接收系統(tǒng)經(jīng)過下變頻的信號在衛(wèi)星接收系

8、統(tǒng)中稱為第一中頻信號（中稱為第一中頻信號（L波段）波段）第一中頻電纜的作用：第一中頻電纜的作用： （1）將衛(wèi)星信號從室外傳送到室內(nèi)，）將衛(wèi)星信號從室外傳送到室內(nèi)， （2）衛(wèi)星接收機給高頻頭提供的）衛(wèi)星接收機給高頻頭提供的18v直流直流電源電壓也是通過第一中頻電纜傳送的。電源電壓也是通過第一中頻電纜傳送的。 通常第一中頻電線的長度不超過通常第一中頻電線的長度不超過50米米,若衛(wèi)星天線和前端的距離確實比較遠，為若衛(wèi)星天線和前端的距離確實比較遠，為了彌補電纜的衰減，可以在電纜的中部安了彌補電纜的衰減，可以在電纜的中部安裝線路放大器。線路放大器也是依靠電纜裝線路放大器。線路放大器也是依靠電纜來供電的。

9、來供電的。 功分器：功分器： 將一路信號平均分為若干路，以便給各將一路信號平均分為若干路，以便給各衛(wèi)星接收機提供信號，同時它還要保證各衛(wèi)星接收機提供信號，同時它還要保證各衛(wèi)星接收機之間互相不干擾。衛(wèi)星接收機之間互相不干擾。（3）接收機解調(diào)出）接收機解調(diào)出A、V信號信號衛(wèi)星接收機輸入的是第一中頻信號，輸出的衛(wèi)星接收機輸入的是第一中頻信號，輸出的是音頻信號和視頻信號，同時接收機輸出是音頻信號和視頻信號，同時接收機輸出的還有數(shù)據(jù)信號。在衛(wèi)星接收機內(nèi)部一般的還有數(shù)據(jù)信號。在衛(wèi)星接收機內(nèi)部一般都裝有射頻調(diào)制器，可以直接輸出射頻信都裝有射頻調(diào)制器，可以直接輸出射頻信號，于是可以將監(jiān)測用的電視機直接與衛(wèi)號，

10、于是可以將監(jiān)測用的電視機直接與衛(wèi)星接收機相連接。衛(wèi)星接收機的數(shù)據(jù)輸出星接收機相連接。衛(wèi)星接收機的數(shù)據(jù)輸出的數(shù)據(jù)信號與計算機連接。的數(shù)據(jù)信號與計算機連接。 二、二、 個體衛(wèi)星接收系統(tǒng)個體衛(wèi)星接收系統(tǒng) 按照圖按照圖2-4講解講解個體衛(wèi)星接收系統(tǒng)個體衛(wèi)星接收系統(tǒng)(含直播衛(wèi)星接收系統(tǒng)含直播衛(wèi)星接收系統(tǒng))由衛(wèi)星接收天線、高頻頭和衛(wèi)星接收由衛(wèi)星接收天線、高頻頭和衛(wèi)星接收機組成。機組成。功率分配器接收機圖像信號聲音信號數(shù)據(jù)接收機圖像信號聲音信號數(shù)據(jù)室外室內(nèi)高頻頭饋源電纜階段小結(jié)：階段小結(jié)：1、對照圖、對照圖2-2，說明該系統(tǒng)的組成，備份方，說明該系統(tǒng)的組成，備份方式，每個框圖的功能。式，每個框圖的功能。2、

11、對照圖說明集體接收的特點（各部分的主、對照圖說明集體接收的特點（各部分的主要功能）要功能）3、對照圖說明個體接收的特點、對照圖說明個體接收的特點集體接收與個體接收的區(qū)別是？集體接收與個體接收的區(qū)別是？213 通信廣播衛(wèi)星通信廣播衛(wèi)星 目前使用的同步衛(wèi)星有通信衛(wèi)星、廣播衛(wèi)星、海目前使用的同步衛(wèi)星有通信衛(wèi)星、廣播衛(wèi)星、海事衛(wèi)星、數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星等幾種。事衛(wèi)星、數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星等幾種。實際上廣播衛(wèi)星與通信衛(wèi)星的主要區(qū)別在于兩點：實際上廣播衛(wèi)星與通信衛(wèi)星的主要區(qū)別在于兩點：工作波段，廣播衛(wèi)星應(yīng)該工作在國際電信聯(lián)工作波段，廣播衛(wèi)星應(yīng)該工作在國際電信聯(lián)盟分配結(jié)廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)的波段內(nèi)。盟分配結(jié)廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)的波段內(nèi)。

12、等效全向輻射功率，與通信衛(wèi)星相比，廣播衛(wèi)等效全向輻射功率，與通信衛(wèi)星相比，廣播衛(wèi)星的等效全向輻射功率要大一些，對于直播衛(wèi)星的等效全向輻射功率要大一些，對于直播衛(wèi)星這點就顯得更為重要了。星這點就顯得更為重要了。213 通信廣播衛(wèi)星通信廣播衛(wèi)星一般來說，通信廣播衛(wèi)星可以劃分為五一般來說，通信廣播衛(wèi)星可以劃分為五個子系統(tǒng)，它們是：個子系統(tǒng)，它們是：(1)天線子系統(tǒng)。天線子系統(tǒng)。(2)廣播子系統(tǒng)。（廣播子系統(tǒng)。（3）電源子系統(tǒng)，）電源子系統(tǒng)，（4）跟蹤遙測指令子系統(tǒng)。（）跟蹤遙測指令子系統(tǒng)。（5）姿）姿態(tài)控制子系統(tǒng)。態(tài)控制子系統(tǒng)。各個子系統(tǒng)的分工明各個子系統(tǒng)的分工明確，各司其職。確，各司其職。一、天線

13、子系統(tǒng)一、天線子系統(tǒng)1、一顆衛(wèi)星上的天線有若干副，分別作、一顆衛(wèi)星上的天線有若干副，分別作為轉(zhuǎn)播和控制之用。為轉(zhuǎn)播和控制之用。2、從事衛(wèi)星轉(zhuǎn)播的天線往往收發(fā)共用，、從事衛(wèi)星轉(zhuǎn)播的天線往往收發(fā)共用，有有雙工器雙工器3、根據(jù)不同的用途、根據(jù)不同的用途衛(wèi)星天線可分為衛(wèi)星天線可分為全球波束天線、半球波全球波束天線、半球波束天線、點波束天線、賦性波束天線束天線、點波束天線、賦性波束天線（1）全球波束天線）全球波束天線 全球波束天線用于全球波束天線用于覆蓋同步廣播衛(wèi)星能夠覆蓋覆蓋同步廣播衛(wèi)星能夠覆蓋的全部區(qū)域的全部區(qū)域； 它一般由喇叭天線加上一個金屬反射平面構(gòu)它一般由喇叭天線加上一個金屬反射平面構(gòu)成，波束

14、的中心對準(zhǔn)星下點，星下點位于赤道上；成，波束的中心對準(zhǔn)星下點，星下點位于赤道上； 其經(jīng)度與衛(wèi)星的經(jīng)度相同；其經(jīng)度與衛(wèi)星的經(jīng)度相同； 全球波束天線的全球波束天線的半功率角約為半功率角約為17度度，它可以，它可以覆蓋地球表面覆蓋地球表面42.19的區(qū)域的區(qū)域（2）點波束天線）點波束天線 點波束天線與全球波束天線不同，它的點波束天線與全球波束天線不同，它的半功半功率角很小，一般在幾度的范圍之內(nèi)率角很小，一般在幾度的范圍之內(nèi)。 主要用于主要用于覆蓋地球表面一個小范圍的特定覆蓋地球表面一個小范圍的特定區(qū)域區(qū)域。點波束天線一般采用偏饋天線的形式、反。點波束天線一般采用偏饋天線的形式、反射面為旋轉(zhuǎn)拋物面的一

15、部分，為保證足夠小的半射面為旋轉(zhuǎn)拋物面的一部分，為保證足夠小的半功率角，反射面的口徑是比較大的。功率角，反射面的口徑是比較大的。（3）賦性波束天線是近年來普遍使用的衛(wèi)星廣播天線的形式。是近年來普遍使用的衛(wèi)星廣播天線的形式。優(yōu)點：優(yōu)點：（1）將輻射能量集中在衛(wèi)星廣播的服務(wù)區(qū)域之內(nèi)，將輻射能量集中在衛(wèi)星廣播的服務(wù)區(qū)域之內(nèi)，減少對其他區(qū)域的干擾，具有比較好的電磁兼容減少對其他區(qū)域的干擾，具有比較好的電磁兼容特性；特性；（2）同時采用賦件波束天線，還可以減小衛(wèi)星）同時采用賦件波束天線，還可以減小衛(wèi)星之間的間隔，從而在同步軌道之上可以放置更之間的間隔，從而在同步軌道之上可以放置更多的廣播衛(wèi)星和通信衛(wèi)星。

16、多的廣播衛(wèi)星和通信衛(wèi)星。特點：賦性波束天線通常是出幾個饋源和一個特點：賦性波束天線通常是出幾個饋源和一個反射面組成，每個饋源發(fā)出的電磁波經(jīng)反射回反射面組成，每個饋源發(fā)出的電磁波經(jīng)反射回反射之后基本上相當(dāng)十一個點波束天線。反射之后基本上相當(dāng)十一個點波束天線。雙工器：雙工器：是一種微波波導(dǎo)器件，是一種微波波導(dǎo)器件，為了收發(fā)共用。為了收發(fā)共用。 雙工器首先保證收發(fā)之間互不干擾、還要保證阻雙工器首先保證收發(fā)之間互不干擾、還要保證阻抗匹配，同時其插入損耗也要小?？蛊ヅ?，同時其插入損耗也要小。二、廣播子系統(tǒng)二、廣播子系統(tǒng)廣播子系統(tǒng)簡單地說就是廣播子系統(tǒng)簡單地說就是微波差轉(zhuǎn)機微波差轉(zhuǎn)機。大。大容量、大功率的

17、廣播衛(wèi)星中普遍使用容量、大功率的廣播衛(wèi)星中普遍使用一次一次變頻型的轉(zhuǎn)發(fā)器，又稱單變頻型。變頻型的轉(zhuǎn)發(fā)器，又稱單變頻型。1、組成、組成低噪聲放大器、混頻器、本機振蕩、激勵放低噪聲放大器、混頻器、本機振蕩、激勵放大器、分波器、行波管放大器、多工器組成。大器、分波器、行波管放大器、多工器組成。問題：廣播衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器有沒有模擬、數(shù)問題：廣播衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器有沒有模擬、數(shù)字之分？字之分？2、各部分功能簡介、各部分功能簡介1EIRP=10lgPTWTA-Lt+Gt1）、低噪聲放大器的特點是：低噪聲。高增益。）、低噪聲放大器的特點是：低噪聲。高增益。2）、本機振蕩和混頻的作用是對上行的信號進行下）、本機振蕩和混

18、頻的作用是對上行的信號進行下變頻。這是低本振（輸入頻率高于本振頻率）變頻。這是低本振（輸入頻率高于本振頻率）3）、）、 分波器的功能是將各個頻道的信號分別輸出到分波器的功能是將各個頻道的信號分別輸出到相應(yīng)的行波管放大器中去，它主要由頻道濾波器相應(yīng)的行波管放大器中去，它主要由頻道濾波器組成。每個頻道的帶寬是組成。每個頻道的帶寬是36MHz，通過帶通濾波器，通過帶通濾波器將各頻道的信號區(qū)分開。將各頻道的信號區(qū)分開。4）、行波管放大器屬于功率放大器。）、行波管放大器屬于功率放大器。5）、）、 多工器的作用是將多工器的作用是將12個頻道的大功率信號混合個頻道的大功率信號混合在一起，然后經(jīng)過雙工器輸送至

19、天線。顯然，多在一起，然后經(jīng)過雙工器輸送至天線。顯然，多工器的接人損耗要小，同時各輸入端口之間要有工器的接人損耗要小，同時各輸入端口之間要有足夠的隔離，以保證各個行波管放大器互不干擾。足夠的隔離，以保證各個行波管放大器互不干擾。三、電源子系統(tǒng)三、電源子系統(tǒng)重要組成部分重要組成部分：太陽能電池，蓄電池，電源控制：太陽能電池，蓄電池，電源控制部分。部分。電源控制部分用來對太陽能電池和蓄電池進行控電源控制部分用來對太陽能電池和蓄電池進行控制，并且還要保證輸出電壓的穩(wěn)定制，并且還要保證輸出電壓的穩(wěn)定一個行波管放大器的輸出功率可達一個行波管放大器的輸出功率可達100W左右，效率為左右，效率為40%，24

20、個轉(zhuǎn)發(fā)器，需要多個轉(zhuǎn)發(fā)器，需要多大的電源功率？大的電源功率？22 同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星1、同步衛(wèi)星、同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星是指運轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)同步的衛(wèi)星。同步衛(wèi)星是指運轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)同步的衛(wèi)星。衛(wèi)星繞地球公轉(zhuǎn)的角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相衛(wèi)星繞地球公轉(zhuǎn)的角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相等。等。從地球上看衛(wèi)星，衛(wèi)星不動，所以把同步衛(wèi)星稱從地球上看衛(wèi)星，衛(wèi)星不動，所以把同步衛(wèi)星稱為為靜止衛(wèi)星。靜止衛(wèi)星。2、同步衛(wèi)星的特點、同步衛(wèi)星的特點同步衛(wèi)星作為通信廣播衛(wèi)星具有如下的特點：同步衛(wèi)星作為通信廣播衛(wèi)星具有如下的特點：接接收天線容易對準(zhǔn)衛(wèi)星，同時天線的跟蹤系統(tǒng)比較收天線容易對準(zhǔn)衛(wèi)星，同時天線的跟蹤系統(tǒng)比較簡簡單。單

21、。由于衛(wèi)星的位置固定，因此不存在多普勒由于衛(wèi)星的位置固定，因此不存在多普勒頻頻移現(xiàn)象。移現(xiàn)象。服務(wù)區(qū)域比較大，一顆同步衛(wèi)星大概服務(wù)區(qū)域比較大，一顆同步衛(wèi)星大概可以覆蓋地球表面的可以覆蓋地球表面的42。廣播信道大部分處廣播信道大部分處于于真空之中，因此工作相對穩(wěn)定，信號質(zhì)量高。當(dāng)真空之中，因此工作相對穩(wěn)定，信號質(zhì)量高。當(dāng)前，衛(wèi)星廣播系統(tǒng)中都采用同步衛(wèi)星。前，衛(wèi)星廣播系統(tǒng)中都采用同步衛(wèi)星。221 同步衛(wèi)星軌道同步衛(wèi)星軌道根據(jù)開普勒第三定律：根據(jù)開普勒第三定律：EGMaT3224T-衛(wèi)星周期；衛(wèi)星周期；a-橢圓軌道半長軸；橢圓軌道半長軸；G-引力恒引力恒量；量；ME-地球質(zhì)量地球質(zhì)量根據(jù)對稱的要求，

22、同步衛(wèi)星的軌道應(yīng)該是一個圓根據(jù)對稱的要求，同步衛(wèi)星的軌道應(yīng)該是一個圓形軌道，形軌道，(21)式中的橢圓半長軸式中的橢圓半長軸a應(yīng)改為圓的半應(yīng)改為圓的半徑徑Rs，引力恒量與地球質(zhì)量的乘積又稱為地球引，引力恒量與地球質(zhì)量的乘積又稱為地球引力常數(shù)，其數(shù)值為力常數(shù)，其數(shù)值為: 將地球的自轉(zhuǎn)周期將地球的自轉(zhuǎn)周期 T = 86164 s 帶入開普勒帶入開普勒第三定律，第三定律，可得同步衛(wèi)星的軌道半徑可得同步衛(wèi)星的軌道半徑 ：Rs42164 km 地球的半徑為：地球的半徑為： RE = 6378 km 故同步衛(wèi)星的高度為：故同步衛(wèi)星的高度為： h = Rs RE = 35786 km 222 同步衛(wèi)星的攝動

23、同步衛(wèi)星的攝動1、同步衛(wèi)星的攝動、同步衛(wèi)星的攝動:衛(wèi)星在同步軌道上位置的變化叫攝動。衛(wèi)星在同步軌道上位置的變化叫攝動。2、形成原因：、形成原因：太陽對衛(wèi)星的引力。（為地球引力的太陽對衛(wèi)星的引力。（為地球引力的1/37）月球引力。月球引力。地球引力不均勻性。（地球本身形狀不均地球引力不均勻性。（地球本身形狀不均勻，北半球凸起，南半球扁平，地球引力的勻，北半球凸起，南半球扁平，地球引力的起伏變化使衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)速度發(fā)生一定的變起伏變化使衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)速度發(fā)生一定的變化。）太陽的輻射壓力?；?。）太陽的輻射壓力。東西方向偏移小東西方向偏移小南北方向偏移大南北方向偏移大階段小結(jié)階段小結(jié)1、圖、圖2-5C波段一次

24、變頻型轉(zhuǎn)發(fā)器框圖信號流波段一次變頻型轉(zhuǎn)發(fā)器框圖信號流程幻燈片程幻燈片 262、同步衛(wèi)星的高度、同步衛(wèi)星的高度3、同步衛(wèi)星的攝動、產(chǎn)生的原因、同步衛(wèi)星的攝動、產(chǎn)生的原因2.3 日凌和衛(wèi)星蝕日凌和衛(wèi)星蝕 日凌和衛(wèi)星蝕都是由于地球、太陽和衛(wèi)星三日凌和衛(wèi)星蝕都是由于地球、太陽和衛(wèi)星三者成為一條直線而產(chǎn)生的，如圖所示。在者成為一條直線而產(chǎn)生的，如圖所示。在發(fā)生日凌發(fā)生日凌 和衛(wèi)星蝕時，衛(wèi)星廣播和衛(wèi)星通和衛(wèi)星蝕時，衛(wèi)星廣播和衛(wèi)星通信會受到一定的影響。信會受到一定的影響。 2022-4-2數(shù)字衛(wèi)星廣播352.3.1 日凌1定義：當(dāng)接收站，衛(wèi)星和太陽處在同一條直線定義：當(dāng)接收站，衛(wèi)星和太陽處在同一條直線上時，

25、太陽的噪聲直接被衛(wèi)星接收，這種現(xiàn)象上時，太陽的噪聲直接被衛(wèi)星接收，這種現(xiàn)象稱為日凌。稱為日凌。2影響：影響： 模擬衛(wèi)星廣播：圖像上出現(xiàn)很嚴重的噪聲干擾，模擬衛(wèi)星廣播：圖像上出現(xiàn)很嚴重的噪聲干擾，圖像幾乎被噪聲完全淹沒。圖像幾乎被噪聲完全淹沒。 數(shù)字衛(wèi)星廣播：干擾引起馬賽克，當(dāng)誤碼率達數(shù)字衛(wèi)星廣播：干擾引起馬賽克，當(dāng)誤碼率達到一定數(shù)值時，到一定數(shù)值時，接收機出現(xiàn)接收機出現(xiàn)“死機死機”，需手工重，需手工重啟接收機電源。啟接收機電源。(?) 2022-4-2數(shù)字衛(wèi)星廣播362.3.1 日凌3、日凌發(fā)生的日期和時間、日凌發(fā)生的日期和時間 人們關(guān)注三個問題人們關(guān)注三個問題(1)日凌發(fā)生的日期日凌發(fā)生的日

26、期；(2)日凌發(fā)生的中心時間日凌發(fā)生的中心時間；(3)日凌發(fā)生的持續(xù)時間；日凌發(fā)生的持續(xù)時間；2022-4-2數(shù)字衛(wèi)星廣播372.3.1 日凌4、日凌發(fā)生的規(guī)律（日凌發(fā)生的時間）、日凌發(fā)生的規(guī)律（日凌發(fā)生的時間） 根據(jù)地球、衛(wèi)星和太陽三者間的幾何關(guān)系，根據(jù)地球、衛(wèi)星和太陽三者間的幾何關(guān)系，可以分析出來可以分析出來(1)日凌發(fā)生在每年春分和秋分前后日凌發(fā)生在每年春分和秋分前后 幾天的中幾天的中午，每次持續(xù)數(shù)秒鐘午，每次持續(xù)數(shù)秒鐘。(2)在赤道上，日凌發(fā)生在春分（每年的在赤道上，日凌發(fā)生在春分（每年的3月月21日或日或20日）和秋分（每日）和秋分（每 年的年的9月月23日或日或24日）日）的時候的

27、時候；(3)在北半球，日凌發(fā)生在春分之前及秋分之在北半球，日凌發(fā)生在春分之前及秋分之后，具體日期要根據(jù)接收后，具體日期要根據(jù)接收 點的緯度來確定；點的緯度來確定；2022-4-2數(shù)字衛(wèi)星廣播38(4)在南半球，日凌發(fā)生在春分之后及秋分之在南半球，日凌發(fā)生在春分之后及秋分之前。前。 5、日凌發(fā)生的中心時間、日凌發(fā)生的中心時間 當(dāng)衛(wèi)星接收天線的波束中心對準(zhǔn)了日輪的圓當(dāng)衛(wèi)星接收天線的波束中心對準(zhǔn)了日輪的圓心時，稱為日凌發(fā)生的中心時間心時，稱為日凌發(fā)生的中心時間6、日凌發(fā)生的持續(xù)時間、日凌發(fā)生的持續(xù)時間日凌發(fā)生的持續(xù)時間由日輪直徑和接收天線的半日凌發(fā)生的持續(xù)時間由日輪直徑和接收天線的半功率角確定。功率

28、角確定。接收天線的口徑越大，其半功率角就越小，因此接收天線的口徑越大，其半功率角就越小，因此日凌持續(xù)的時間也就比較短；反之接收天線日凌持續(xù)的時間也就比較短；反之接收天線的口徑越小，日凌持續(xù)的時間就較長。的口徑越小，日凌持續(xù)的時間就較長。2.3.2 衛(wèi)星蝕衛(wèi)星蝕 1、當(dāng)衛(wèi)星、地球和太陽三者運行到一條直線，、當(dāng)衛(wèi)星、地球和太陽三者運行到一條直線，地球在太陽和衛(wèi)星之間，衛(wèi)星處于地球陰影地球在太陽和衛(wèi)星之間，衛(wèi)星處于地球陰影區(qū)，區(qū)， 就發(fā)生了衛(wèi)星蝕。就發(fā)生了衛(wèi)星蝕。2、衛(wèi)星蝕期，衛(wèi)星的太陽能電池不工作，只、衛(wèi)星蝕期，衛(wèi)星的太陽能電池不工作，只能靠蓄電池提供電能，對早期的衛(wèi)星能靠蓄電池提供電能，對早期的

29、衛(wèi)星 廣播或廣播或通通信造成中斷，但現(xiàn)代衛(wèi)星的備用電源有了相信造成中斷，但現(xiàn)代衛(wèi)星的備用電源有了相當(dāng)改進，可以保證星蝕期衛(wèi)星正常工作，當(dāng)改進，可以保證星蝕期衛(wèi)星正常工作， 衛(wèi)衛(wèi)星星蝕已不造成影響了。蝕已不造成影響了。 3、衛(wèi)星蝕發(fā)生在每年春分和秋分前后的共約衛(wèi)星蝕發(fā)生在每年春分和秋分前后的共約90天里，每天持續(xù)時間不等，春分和秋分的衛(wèi)天里，每天持續(xù)時間不等，春分和秋分的衛(wèi)星蝕星蝕 持續(xù)時間最長，為持續(xù)時間最長，為72分鐘。分鐘。 2022-4-2數(shù)字衛(wèi)星廣播4124 廣播衛(wèi)星的電參數(shù)廣播衛(wèi)星的電參數(shù) 241 等效全向輻射功率（等效全向輻射功率（EIRP） 幻燈片 26反映了衛(wèi)星的輻射能力，僅與

30、衛(wèi)星本身有關(guān)，與其反映了衛(wèi)星的輻射能力，僅與衛(wèi)星本身有關(guān)，與其他參數(shù)無關(guān)。他參數(shù)無關(guān)。表達式表達式：EIRP=10lgPTWTA-Lt+Gt（單位：（單位：dBW）其中：其中：PTWTA：行波管的輸出功率（行波管和一般晶：行波管的輸出功率（行波管和一般晶體管類似，只是其工作在微波頻率波段上，輸出體管類似，只是其工作在微波頻率波段上，輸出功率較大。）功率較大。）Lt：行波管至星載天線的功率損耗。：行波管至星載天線的功率損耗。Gt：衛(wèi)星星載天線的增益，是一相對值。：衛(wèi)星星載天線的增益，是一相對值。C波段波段EIRP ：3040dBW；Ku波段波段EIRP ：4060dBW2022-4-2數(shù)字衛(wèi)星廣

31、播4224 廣播衛(wèi)星的電參數(shù)廣播衛(wèi)星的電參數(shù) 242 波束圖波束圖： 將地面各點的將地面各點的EIRP標(biāo)注到地圖上，稱為波束圖。標(biāo)注到地圖上，稱為波束圖。一顆廣播衛(wèi)星的等效全向輻射功率是隨著接收地點一顆廣播衛(wèi)星的等效全向輻射功率是隨著接收地點而改變的，在工程上為了便于使用，通常將衛(wèi)星而改變的，在工程上為了便于使用，通常將衛(wèi)星的等效全向輻射功率標(biāo)注在地圖上，的等效全向輻射功率標(biāo)注在地圖上，稱為衛(wèi)星的稱為衛(wèi)星的波束圖或稱為衛(wèi)星的覆蓋區(qū)域波束圖或稱為衛(wèi)星的覆蓋區(qū)域。在進行衛(wèi)星線路。在進行衛(wèi)星線路工程設(shè)計的過程中，波束圖很重要，根據(jù)波束圖工程設(shè)計的過程中，波束圖很重要，根據(jù)波束圖能夠確定接收地點的等效

32、全向輻射功率，然后才能夠確定接收地點的等效全向輻射功率，然后才可以進行以后的工程設(shè)計工作?？梢赃M行以后的工程設(shè)計工作。2022-4-2數(shù)字衛(wèi)星廣播4324 廣播衛(wèi)星的電參數(shù)廣播衛(wèi)星的電參數(shù) 243 品質(zhì)因素：（品質(zhì)因素：（G/T）1、定義：、定義：品質(zhì)因素是衡量衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器本身質(zhì)量的一項特性參品質(zhì)因素是衡量衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器本身質(zhì)量的一項特性參數(shù)，反映了衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收弱信號的能力。數(shù)，反映了衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收弱信號的能力。2、表達式：、表達式：G/T=G-10lg（Ta+Tt） （單位：（單位：dB/K）其中其中G：衛(wèi)星星載天線在上行工作頻率（：衛(wèi)星星載天線在上行工作頻率（6或或14GHz）時的增益（時的增

33、益（dB）Ta：星載天線的噪聲溫度（：星載天線的噪聲溫度（K）Tt：衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的等效噪聲溫度（：衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的等效噪聲溫度（K）數(shù)字衛(wèi)星廣播24 廣播衛(wèi)星的電參數(shù)廣播衛(wèi)星的電參數(shù) 244 功率通量密度：（功率通量密度：（）1、定義：、定義：衛(wèi)星發(fā)射出的電磁波達到地面時的功率通量密度。衛(wèi)星發(fā)射出的電磁波達到地面時的功率通量密度。反映了衛(wèi)星信號到達地面時的強度。反映了衛(wèi)星信號到達地面時的強度。2、表達式、表達式=EIRP-20lgd-10lg（4）-L（單位：（單位：dBW/m2）其中其中d：衛(wèi)星至地面的距離（：衛(wèi)星至地面的距離（m） L：附加損耗又稱大氣衰減（：附加損耗又稱大氣衰減（dB）數(shù)字衛(wèi)星

34、廣播24 廣播衛(wèi)星的電參數(shù)廣播衛(wèi)星的電參數(shù) 245 地面場強：（地面場強：（E） 描述信號覆蓋地面時的電場強度描述信號覆蓋地面時的電場強度。 E=+10lg（120）+120=+145.8（單位:dB）數(shù)字衛(wèi)星廣播24 廣播衛(wèi)星的電參數(shù)廣播衛(wèi)星的電參數(shù) 247 頻率復(fù)用頻率復(fù)用 1、目的、目的充分利用寶貴的頻譜資源充分利用寶貴的頻譜資源 2、在兩種線極化波之間存在著所謂的在兩種線極化波之間存在著所謂的“極化隔離極化隔離”：具體說就是，水平線極化天線接收水平線極化波，具體說就是，水平線極化天線接收水平線極化波，而不接收垂直線極化波；反之，垂直線極化天線而不接收垂直線極化波；反之，垂直線極化天線接

35、收垂直線極化波，而不接收水平線極化波。這接收垂直線極化波，而不接收水平線極化波。這樣在同一頻率范圍之內(nèi)，我們同時使用水平線極樣在同一頻率范圍之內(nèi)，我們同時使用水平線極化波和垂直線極化波來傳送兩路信號，兩者之間化波和垂直線極化波來傳送兩路信號，兩者之間互相不干擾。互相不干擾。數(shù)字衛(wèi)星廣播24 廣播衛(wèi)星的電參數(shù)廣播衛(wèi)星的電參數(shù) 247 頻率復(fù)用頻率復(fù)用 區(qū)域性的衛(wèi)星廣播普遍采用線極化方式，其優(yōu)點區(qū)域性的衛(wèi)星廣播普遍采用線極化方式，其優(yōu)點是設(shè)備相對簡單，而缺點是接收天線調(diào)整賂微復(fù)是設(shè)備相對簡單，而缺點是接收天線調(diào)整賂微復(fù)雜一些。雜一些。 兩種圓極化波之間也存在極化隔離，故我們可同兩種圓極化波之間也存

36、在極化隔離，故我們可同時使用右旋圓極化波和左旋回極化波來傳送兩路時使用右旋圓極化波和左旋回極化波來傳送兩路信號。洲際性的衛(wèi)星廣播普遍采用圓極化方式，信號。洲際性的衛(wèi)星廣播普遍采用圓極化方式，其優(yōu)點是接收天線調(diào)整相對簡單，而缺點是設(shè)備其優(yōu)點是接收天線調(diào)整相對簡單，而缺點是設(shè)備復(fù)雜一些。復(fù)雜一些。數(shù)字衛(wèi)星廣播階段小結(jié)階段小結(jié)1、日凌產(chǎn)生的原因、對衛(wèi)星通信的影響、日凌產(chǎn)生的原因、對衛(wèi)星通信的影響2、衛(wèi)星蝕產(chǎn)生的原因、衛(wèi)星蝕產(chǎn)生的原因3、廣播衛(wèi)星的電參數(shù)：、廣播衛(wèi)星的電參數(shù)：EIRP、波束圖、品質(zhì)、波束圖、品質(zhì)因數(shù)、功率通量密度因數(shù)、功率通量密度4、頻率復(fù)用、頻率復(fù)用26衛(wèi)星廣播中的電波傳播問題衛(wèi)星廣

37、播中的電波傳播問題261 極化極化1、 極化方式：極化方式：電磁波通過交變的磁場和電場向前傳輸，其電磁波通過交變的磁場和電場向前傳輸，其中中以電場方向表示極化方向以電場方向表示極化方向。1）、）、線極化線極化 定義定義: 當(dāng)時間變化時，若電場矢量的方向始終平行當(dāng)時間變化時，若電場矢量的方向始終平行于某一直線，這樣的電波就稱為線極化波于某一直線，這樣的電波就稱為線極化波(線極化線極化)。數(shù)字衛(wèi)星廣播261 極化極化 應(yīng)用：廣播和通信領(lǐng)域廣播和通信領(lǐng)域中，大量地使用著線極化波中，大量地使用著線極化波發(fā)射和接收線極化波的天線就稱為發(fā)射和接收線極化波的天線就稱為線極化天線線極化天線。分類：線極化又可以

38、根據(jù)極化方向分為：分類：線極化又可以根據(jù)極化方向分為：垂直極化和水平極化兩種方式垂直極化和水平極化兩種方式。通常是以通常是以地平面為參考面地平面為參考面，垂直于地面的線極化，垂直于地面的線極化稱為垂直極化，而平行于地面的線極化則稱為水稱為垂直極化，而平行于地面的線極化則稱為水平極化。水平極化普遍應(yīng)用于短波廣播、電視平極化。水平極化普遍應(yīng)用于短波廣播、電視廣播、調(diào)頻廣播等領(lǐng)域，而垂直極化則普遍應(yīng)用廣播、調(diào)頻廣播等領(lǐng)域，而垂直極化則普遍應(yīng)用于中波廣播、移動通信等領(lǐng)域。于中波廣播、移動通信等領(lǐng)域。26衛(wèi)星廣播中的電波傳播問題衛(wèi)星廣播中的電波傳播問題261 極化極化1、 極化方式極化方式：2）、圓極化

39、圓極化定義：定義：沿著電波傳播的方向看，圓極化波中電場矢沿著電波傳播的方向看，圓極化波中電場矢量端點的運動軌跡為一個圓。量端點的運動軌跡為一個圓。分類：分類：圓極化波也可以分為左旋圓極化和右旋圓極圓極化波也可以分為左旋圓極化和右旋圓極化兩種方式?；瘍煞N方式。順著波的傳播方向看去，若電場矢量順時針旋順著波的傳播方向看去，若電場矢量順時針旋轉(zhuǎn)，就稱為右旋極化波；若電場矢量逆時針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)，就稱為右旋極化波；若電場矢量逆時針旋轉(zhuǎn)，就稱為左旋極化波。就稱為左旋極化波。數(shù)字衛(wèi)星廣播26衛(wèi)星廣播中的電波傳播問題衛(wèi)星廣播中的電波傳播問題261 極化極化1、 極化方式極化方式：3）、橢圓極化橢圓極化定義：定義：電場矢量的矢端軌跡是一個橢圓。電場矢量的矢端軌跡是一個橢圓。線