光纖通信系統(tǒng)-Read課件

數(shù)字傳輸是以數(shù)字信號(hào)的形式傳遞消息，采用時(shí)分復(fù)用方式實(shí)現(xiàn)多路通信。早期的數(shù)字傳輸系統(tǒng)主要是數(shù)字微波通信系統(tǒng)，后來(lái)發(fā)展起來(lái)的SDH系統(tǒng)是現(xiàn)代電信網(wǎng)中數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)幕灸Ｊ?。?jì)算機(jī)的普及使得數(shù)據(jù)傳輸越來(lái)越多，利用數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)成為一種新的電信業(yè)務(wù)，DDN系統(tǒng)的誕生滿足了這種業(yè)務(wù)的要求。

第二章數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)

數(shù)字傳輸是以數(shù)字信號(hào)的形式傳遞消息，采用時(shí)分復(fù)用方式1

微波中繼通信是本世紀(jì)60年代開(kāi)始發(fā)展的，它彌補(bǔ)了電纜通信的缺點(diǎn)，可到達(dá)電纜無(wú)法敷設(shè)的地區(qū)，且容易架設(shè)，建設(shè)周期短，投資也低于同軸電纜。隨著數(shù)字通信的發(fā)展，數(shù)字微波成為微波中繼通信的主要發(fā)展方向。盡管微波通信面臨光纖通信的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，但仍將是長(zhǎng)途通信的一個(gè)重要傳輸手段。

微波中繼通信微波中繼通信是本世紀(jì)60年代開(kāi)始發(fā)展的，它彌2微波是什么？

微波是頻率為300MHz-300KMHz的電磁波，由于微波的頻率很高，所以也叫超高頻電磁波。

微波的穿透能力如何？

穿透能力就是電磁波穿入到介質(zhì)內(nèi)部的本領(lǐng)，電磁波從介質(zhì)的表面進(jìn)入并在其內(nèi)部傳播時(shí)，由于能量不斷被吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，它所攜帶的能量就隨著深入介質(zhì)表面的距離，以指數(shù)形式衰減。微波的加熱深度比紅外加熱大得多，因?yàn)槲⒉ǖ牟ㄩL(zhǎng)是紅外波長(zhǎng)的近千倍。紅外加熱只是表面加熱，微波是深入內(nèi)部加熱。

微波中繼通信微波是什么？微波是頻率為300MHz-300KMHz的電磁3微波技術(shù)專題

微波技術(shù)是在第二次世界大戰(zhàn)期間為了研制雷達(dá)而成熟起來(lái)的。當(dāng)大戰(zhàn)將結(jié)束時(shí)，美國(guó)調(diào)整雷達(dá)的工程師發(fā)現(xiàn)自己口袋里的巧克力經(jīng)常熔化了！立刻明白，這是電磁波對(duì)物質(zhì)的作用所引起的，是和大功率電纜中絕緣介質(zhì)損耗發(fā)熱是一回事。好奇心驅(qū)使他們用微波裝置作爆米花取得成功。這就是微波功率應(yīng)用設(shè)備的雛形。早在三十年代在調(diào)試大功率無(wú)線電發(fā)射機(jī)時(shí)，常常發(fā)現(xiàn)蒼蠅或昆蟲(chóng)干癟的死在空心螺線管中，這些偶然發(fā)現(xiàn)，明白的向人們啟示了微波和無(wú)線電波均可造成加熱、干燥現(xiàn)象。其實(shí)，微波和無(wú)線電波均是電磁波，只是微波的頻率在300兆赫以上，而無(wú)線電波的頻率在300兆赫以下。

微波中繼通信微波技術(shù)專題微波技術(shù)是在第二次世界大戰(zhàn)期間為了研制雷達(dá)而成4微波是指頻率在300MHz至300GHz范圍內(nèi)的電磁波。數(shù)字微波通信是指利用微波攜帶數(shù)字信息，通過(guò)電波空間，同時(shí)傳送若干相互無(wú)關(guān)信息，并進(jìn)行再生中繼的通信方式。2.1數(shù)字微波通信系統(tǒng)

微波是指頻率在300MHz至300GHz范圍內(nèi)的電磁5在終端設(shè)備中將各種信號(hào)先變換成數(shù)字信號(hào)并合路成基帶信號(hào)，然后將基帶信號(hào)的頻譜搬移到微波頻段,并以接力的形式進(jìn)行視距傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。微波中繼通信數(shù)字微波中繼通信的概念在終端設(shè)備中將各種信號(hào)先變換成數(shù)字信號(hào)并合路成基帶信號(hào)，然后6中繼傳輸方式地面微波接力通信系統(tǒng)工作在4

6GHz，它通過(guò)地面多座中繼站在兩地之間建立通信鏈路，相鄰中繼站的距離為視距（約50Km）。中繼傳輸方式地面微波接力通信系統(tǒng)工作在46GHz，7微波通信基本概念1.微波通信的頻段及特點(diǎn)微波通信是依靠空間電磁波來(lái)傳遞信息的一種通信方式。無(wú)線電磁波是以頻率或波長(zhǎng)來(lái)分類的,波長(zhǎng)與頻率的關(guān)系如下:λ=C/f式中,λ為電磁波波長(zhǎng)(m);C為電磁波傳播速度3×108(m/s);f為電磁波頻率(Hz)。微波中繼通信微波通信基本概念1.微波通信的頻段及特點(diǎn)微波8微波頻段在較高頻段,通常人們所說(shuō)的微波是指頻率在0.3～300GHz范圍的電磁波,利用此頻段的電磁波來(lái)傳遞信息,就稱之為微波通信。電磁波頻率不同,波長(zhǎng)不同(頻率越低,波長(zhǎng)越長(zhǎng)),其空間傳播的特性也不一樣,因而用途也有不同。微波中繼通信微波頻段在較高頻段,通常人們所說(shuō)的微波是指頻率在0.3～39長(zhǎng)波繞射能力最強(qiáng),靠地波傳播,常用于長(zhǎng)波電臺(tái)進(jìn)行海上通信。中波較穩(wěn)定,主要用于短距離廣播。短波利用了電離層反射進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播,主要用于短波通信和短波廣播。在短波傳輸時(shí)，由于電離層的變化,信號(hào)起伏變化較大,接收信號(hào)時(shí)強(qiáng)時(shí)弱;晚上電離層較穩(wěn)定,因此傳播效果也較好,信號(hào)較穩(wěn)定;在聽(tīng)無(wú)線電廣播時(shí)人們能體會(huì)到這一特性。

微波中繼通信長(zhǎng)波繞射能力最強(qiáng),靠地波傳播,常用于長(zhǎng)波電臺(tái)進(jìn)行海上10微波中繼通信微波波段的劃分波段名稱波長(zhǎng)頻率應(yīng)用范圍分米波厘米波毫米波1-0.1m0.3-3GHz10-1cm10-1mm3-30GHz30-300GHz①中、小容量微波中繼通信②對(duì)流層散射通信①大容量微波中繼通信②衛(wèi)星通信①再入大氣層時(shí)的通信②波導(dǎo)通信微波中繼通信微波波段11微波波長(zhǎng)短,接近于光波,是直線傳播,這就要求兩個(gè)通信點(diǎn)(信號(hào)轉(zhuǎn)接點(diǎn))間無(wú)阻擋,即所謂的視距通信。微波通信除此之外,還有以下特點(diǎn):①工作的微波頻段(GHz級(jí)別)頻率高,不易受天電、工業(yè)噪聲干擾及太陽(yáng)黑子變化影響,因此,通信可靠性高。由于波長(zhǎng)短,天線尺寸可做得很小,通常做成面式天線,增益高,方向性強(qiáng)。特別在1～10GHz頻段(稱為無(wú)線電窗口的微波頻段),衰減、干擾,以及自然條件等影響都比較小。因此在微波通信以及在衛(wèi)星通信中首先采用,而且使用范圍一般為C波段。(4/6GHz)頻段。

微波中繼通信微波波長(zhǎng)短,接近于光波,是直線傳播,這就要求兩個(gè)通信12

②微波通信又稱接力通信或視距通信。這里視距是指要“看得見(jiàn)”對(duì)方,天線的兩站間的通信,距離不會(huì)太遠(yuǎn),一般為50km。為了遠(yuǎn)距離傳送信號(hào),微波通信就像人們進(jìn)行接力賽那樣,把信號(hào)一段一段地往前傳送,所以又稱為微波接力通信。③微波頻帶寬,傳輸信息容量較大。②微波通信又稱接力通信或視距通信。這里視距是指要“看得見(jiàn)13數(shù)字微波系統(tǒng)組成

市內(nèi)電話局用戶終端市內(nèi)電話局用戶終端微波中繼站微波收發(fā)信設(shè)備調(diào)制解調(diào)設(shè)備時(shí)分復(fù)用設(shè)備調(diào)制解調(diào)設(shè)備時(shí)分復(fù)用設(shè)備甲地乙地微波收發(fā)信設(shè)備數(shù)字微波系統(tǒng)組成市內(nèi)用戶市內(nèi)用戶微波微波調(diào)制解調(diào)設(shè)備時(shí)分復(fù)142.數(shù)字微波通信系統(tǒng)組成及工作過(guò)程1)微波通信系統(tǒng)組成數(shù)字微波通信系統(tǒng)由兩個(gè)終端站和若干個(gè)中間站構(gòu)成,如圖所示。它由發(fā)端站、中間站和收端站組成。工作過(guò)程從上圖可知,如從甲地端站送來(lái)的數(shù)字信號(hào),經(jīng)過(guò)數(shù)字基帶信號(hào)處理(數(shù)字多路復(fù)用或數(shù)字壓縮處理)后,經(jīng)數(shù)字調(diào)制,形成數(shù)字中頻調(diào)制信號(hào)(70MHz或140MHz),再送入發(fā)送設(shè)備,進(jìn)行射頻調(diào)制變成為微波信號(hào),進(jìn)而送入發(fā)射天線向微波中間站(微波中繼站)發(fā)送。

微波中繼通信2.數(shù)字微波通信系統(tǒng)組成及工作過(guò)程微波中15微波中間站收到信號(hào)后經(jīng)再處理,使數(shù)字信號(hào)再生后又恢復(fù)為微波信號(hào)向下一站再發(fā)送,這樣一直傳送到收端站,收端站把微波信號(hào)經(jīng)過(guò)混頻、中頻解調(diào)恢復(fù)出數(shù)字基帶信號(hào),再分路還原為原始的數(shù)字信號(hào)。

微波中繼通信微波中間站收到信號(hào)后經(jīng)再處理,使數(shù)字信號(hào)再生后又恢復(fù)為微162)微波通信設(shè)備的特殊天饋系統(tǒng)無(wú)線通信是通過(guò)天饋系統(tǒng)來(lái)發(fā)射和接收信號(hào)的,微波通信也不例外。由于微波頻率高,波長(zhǎng)短,因此使用的天線一般都采用面式天線,有喇叭天線、拋物面天線、卡塞格倫天線等。微波天線常用雙反射面的拋物面天線(或卡塞格倫天線)。其主反射面似一口大鍋的拋物面，其拋物面中心(鍋底)底部置饋源,作為發(fā)送和接收電磁波信號(hào)的門戶。其饋線系統(tǒng),一般由波導(dǎo)和同軸電纜(工作頻段在2GHz以下時(shí))組成。天線饋源與饋線是直接相連的,微波信號(hào)天饋系統(tǒng)中還要通過(guò)濾波、極化分離、極化旋轉(zhuǎn)等多次變換,這些濾波器、極化器、匹配器等一般都是特殊的波導(dǎo)器件,不同于傳統(tǒng)的電子器件。微波中繼通信2)微波通信設(shè)備的特殊天饋系統(tǒng)微波中繼通173微波傳輸線路

3.1微波傳播的電波特性在兩個(gè)微波站間的電波傳播我們稱為微波信道或微波線路(兩站間的接力通道、接力線路)。它們之間存在衰減,這種衰減可以按自由空間天線輻射能量的衰落進(jìn)行計(jì)算,但其實(shí)際傳播情況與兩站內(nèi)所處的環(huán)境、自然現(xiàn)象等有關(guān)。如地面或山地的反射波,雨、霧、雪等對(duì)電波的吸收和散射、折射,這些情況會(huì)引起電波的快衰落與慢衰落,使對(duì)方實(shí)際收到的電平要低十幾至幾十分貝。這些衰落還與頻率高低有關(guān),一般在無(wú)線電窗口(1～10GHz)范圍電波特性較好。

微波中繼通信3微波傳輸線路微波中繼通18

3.2微波信號(hào)傳輸線路中的余隙概念

收、發(fā)兩微波站間的電波傳播,受到電離層、對(duì)流層及環(huán)境的大氣壓力、溫度、濕度等參數(shù)變化的影響。

在空間不同高度的波束,其傳播速度會(huì)發(fā)生變化,當(dāng)上層比下層快時(shí),則電波射線往下彎曲,當(dāng)下層比上層傳播快時(shí)則往上彎曲,如圖所示。從圖中看出，在傳輸線路上,有一部分波會(huì)投射到地面上來(lái),引起地面波的反射,這樣在收端除收到直射波外，還會(huì)收到滿足反射條件的反射波。此時(shí)接收信號(hào)的電波即為合成波。

微波中繼通信3.2微波信號(hào)傳輸線路中的余隙概念19圖6.3地面反射和大氣折射示意圖微波中繼通信地面反射和大氣折射示意圖圖6.3地面反射和大氣折射示意圖微波中繼通20從圖中可看出微波線路的余隙概念,它是指從地面最高點(diǎn)(設(shè)為信號(hào)反射點(diǎn))至收、發(fā)天線連線間的距離,用hc來(lái)表示。在設(shè)計(jì)天線高度時(shí)一定要有余隙的計(jì)算。余隙要求:當(dāng)?shù)孛娣瓷湎禂?shù)較小時(shí)，線路(山區(qū)、丘陵、城市、森林等地區(qū))天線不能太低,否則會(huì)使大氣折射電波向下彎曲。當(dāng)?shù)孛娣瓷湎禂?shù)較大時(shí)，線路(如水面、湖面、稻田等地區(qū)),余隙不能太小。

微波中繼通信從圖中可看出微波線路的余隙概念,它是指從地面21

3.3數(shù)字微波信道的干擾和噪聲

微波線路的干擾主要來(lái)自天饋系統(tǒng)和空間傳播引入,一般有回波干擾、交叉極化干擾、收發(fā)干擾、鄰近波道干擾、天線系統(tǒng)同頻干擾等。噪聲主要來(lái)自設(shè)備,如收、發(fā)信機(jī)熱噪聲以及本振源的熱噪聲等。

微波中繼通信

3.3數(shù)字微波信道的干擾和噪聲微22數(shù)字微波通信的特點(diǎn)1.頻帶寬干擾小2.中繼傳輸組網(wǎng)靈活3.抗干擾性強(qiáng)4.保密性好5.便于組成數(shù)字通信網(wǎng)

數(shù)字微波通信的特點(diǎn)1.頻帶寬干擾小23數(shù)字微波系統(tǒng)實(shí)例數(shù)字微波系統(tǒng)實(shí)例24發(fā)信設(shè)備的組成發(fā)信本振變?nèi)莨苷{(diào)頻自動(dòng)電平控制濾波器單向器發(fā)信混頻分路濾波輸出功放微波功放中放公務(wù)信號(hào)中頻信號(hào)發(fā)信設(shè)備的組成發(fā)信變?nèi)莨苷{(diào)頻自動(dòng)電平控制濾波器單向器發(fā)信分路25收信設(shè)備的組成

中頻輸出微波濾波收信混頻前置中放抑鏡濾波低噪聲放大主中放自適應(yīng)均衡合成微波濾波收信混頻前置中放抑鏡濾波低噪聲放大檢出控制器本振移相來(lái)自上天線來(lái)自下天線收信設(shè)備的組成中頻微波濾波收信混頻前置中放抑鏡濾波低噪聲放264數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)

1.抗衰落的技術(shù)

在前面講到微波傳送信道(線路)時(shí)提到了微波是視距、沿直線傳播的。但是在傳播路徑上由于氣象條件變化,傳播環(huán)境的不同,會(huì)產(chǎn)生各種對(duì)電波影響的情況,使傳送的電波隨時(shí)間而惡化衰落,稱之為時(shí)變惡化因素。主要表現(xiàn)在:①大氣吸收衰耗(大氣中氧分子、磁界極子、水蒸氣分子(H2O)等吸收電波能量;②雨、霧引起的散射衰耗;③多經(jīng)衰落,電波通過(guò)地面反射、大氣折射、氣流變化的散射等情況產(chǎn)生的電波衰落;微波中繼通信4數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)微波中繼通27④微波頻率選擇的衰落等。對(duì)于以上的衰落,常采用以下幾種抗衰落措施:①自動(dòng)增益控制(AGC)技術(shù):這是在收信機(jī)中頻中，普遍采用的抗衰落技術(shù),一般使用在中頻放大器中。②頻率分集技術(shù):采用兩個(gè)或兩個(gè)以上,具有一定頻率間隔的微波頻率,同時(shí)發(fā)送和接收同一信息。③空間分集技術(shù):在空間不同垂直高度設(shè)置幾副天線,同時(shí)接收一個(gè)發(fā)射天線的微波信號(hào),然后合成或選擇其中一個(gè)強(qiáng)信號(hào)。有幾副接收天線就稱幾重分集。④自適應(yīng)均衡技術(shù):這種均衡技術(shù)分為頻域自動(dòng)均衡和時(shí)域自動(dòng)均衡兩種。⑤交叉極化干擾補(bǔ)償技術(shù)。微波中繼通信④微波頻率選擇的衰落等。微波282.分集技術(shù)分集技術(shù)分為信號(hào)分集接收技術(shù)(在收信中選擇質(zhì)量好的某一路作為輸出,有的也稱倒換式分集)和室內(nèi)分集技術(shù)(這里主要指最大功率組合器與最小色散組合器有多重室內(nèi)分集)。3.非線性失真補(bǔ)償技術(shù)非線性失真補(bǔ)償技術(shù)一般采用功率回退法與功率合成法、預(yù)畸變法、前饋法等。

微波中繼通信2.分集技術(shù)微波中繼通信294.SDH微波傳輸新技術(shù)要使微波能傳送更高速率的SDH數(shù)字傳送模塊,達(dá)到STM-16以上,就對(duì)微波信道頻譜利用率提出了極高的要求。為滿足這個(gè)要求,必須研究一系列的新技術(shù)：①提高調(diào)制的狀態(tài)數(shù)及嚴(yán)格限帶。為提高頻帶利用率,一般采用多電平QAM技術(shù),今后可能實(shí)現(xiàn)1024QAM/2048QAM或更高電平QAM調(diào)制技術(shù)。②采用更復(fù)雜的糾錯(cuò)編碼技術(shù)以降低系統(tǒng)誤碼率。③網(wǎng)格編碼調(diào)制及維特比檢測(cè)技術(shù)。④高性能、全數(shù)字化的二維時(shí)域均衡技術(shù)。⑤多載波的并聯(lián)傳輸技術(shù)。⑥采用多重空間分集接收、發(fā)端功放非線性預(yù)校正、自適應(yīng)正交極化干擾消除電路等技術(shù)。微波中繼通信4.SDH微波傳輸新技術(shù)微波中繼通信30第三章衛(wèi)星通信系統(tǒng)利用衛(wèi)星進(jìn)行通信的科學(xué)設(shè)想，是在1945年由英國(guó)的克拉克首先提出的。但直至1957年，前蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，人們才真正看到實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信的希望。1962年，美國(guó)成功地發(fā)射了第一顆通信衛(wèi)星,試驗(yàn)了橫跨大西洋的電話傳輸。于是,經(jīng)過(guò)二十多年的探索和試驗(yàn)，衛(wèi)星通信終于跨入了實(shí)用階段，漸漸走近我們的生活。第三章衛(wèi)星通信系統(tǒng)利用衛(wèi)星進(jìn)行通信的科學(xué)設(shè)想，是313.1概述

衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào)，在多個(gè)地球站之間進(jìn)行的通信。由于作為中繼站的衛(wèi)星離地面很高，所以經(jīng)過(guò)一次中繼轉(zhuǎn)接之后即可進(jìn)行長(zhǎng)距離的通信。用于實(shí)現(xiàn)通信目的的這種人造地球衛(wèi)星被稱為通信衛(wèi)星。衛(wèi)星通信是宇宙通信形式之一，采用的是微波頻段。

3.1概述衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼32

所謂衛(wèi)星通信，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是地球站之間利用人造衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)（進(jìn)行中繼）而進(jìn)行的無(wú)線電通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)有兩個(gè)主要組成部分：一個(gè)是地球站，另一個(gè)是人造地球衛(wèi)星。衛(wèi)星通信是在地面微波接力通信和空間技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是地面微波接力通信的繼承和發(fā)展，是微波接力通信的一種特殊形式。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)所謂衛(wèi)星通信，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是地球站之間利用人造衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)（33衛(wèi)星通信的基本概念

通信衛(wèi)星地面站A

地面站B

衛(wèi)星通信的基本概念通信衛(wèi)星地面站A地面站B34衛(wèi)星通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

通信距離遠(yuǎn)覆蓋面積大，可以進(jìn)行多址通信通信頻帶寬、容量大性能穩(wěn)定可靠衛(wèi)星通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)通信距離遠(yuǎn)35衛(wèi)星通信的頻段選擇早期的同步通信衛(wèi)星使用的工作頻段主要是C波段（4/6GHz），因?yàn)楫?dāng)時(shí)同一波段的微波接力通信技術(shù)已比較成熟，開(kāi)發(fā)費(fèi)用低，并且該波段處于地球的無(wú)線電窗口范圍內(nèi)，大氣層吸收很小。隨著通信技術(shù)的發(fā)展和通信業(yè)務(wù)的增加，新的波段不斷被開(kāi)發(fā)，目前Ku波段（11/14GHz）已大量應(yīng)用于民用衛(wèi)星通信和衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)，20/30GHz頻段也已投入使用。衛(wèi)星通信的頻段選擇早期的同步通信衛(wèi)星使用的工作頻段36自由空間的傳播損耗由于衛(wèi)星通信用的無(wú)線電波主要是在大氣層以外的宇宙空間內(nèi)傳播，而宇宙空間是接近真空狀態(tài)的，并且由于在目前所使用的頻段范圍內(nèi)，與自由空間的傳播衰耗相比，大氣層的衰減損耗很小，所以基本上可以認(rèn)為，電波是在均勻媒介的自由空間內(nèi)傳播，信道的特性較穩(wěn)定。因此，從信道性質(zhì)來(lái)說(shuō),一般都認(rèn)為是恒參信道。自由空間的傳播損耗由于衛(wèi)星通信用的無(wú)線電波主要是在373.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成地面站監(jiān)控管理系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)通信衛(wèi)星3.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成地面站監(jiān)控測(cè)控通信衛(wèi)星383.2.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)1.衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成及工作過(guò)程衛(wèi)星通信部分主要包括發(fā)端地面站、收端地面站、上行線、下行線和通信衛(wèi)星等五大部分。當(dāng)甲地一些用戶要與乙地的某些用戶通話時(shí),甲地首先要把本站的信號(hào)組成基帶信號(hào),經(jīng)過(guò)調(diào)制器變換為中頻信號(hào)(70MHz),再經(jīng)上變頻變?yōu)槲⒉ㄐ盘?hào),經(jīng)高功放放大后,由天線發(fā)向衛(wèi)星(上行線)。衛(wèi)星收到地面站的上行信號(hào)，經(jīng)放大處理,變換為下行的微波信號(hào)。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)3.2.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)衛(wèi)星通392.衛(wèi)星通信的特點(diǎn)與其他長(zhǎng)途通信系統(tǒng)相比,衛(wèi)星通信具有以下特點(diǎn):①覆蓋面積大,通信距離遠(yuǎn)。一顆靜止衛(wèi)星可最大覆蓋地球表面三分之一,三顆同步衛(wèi)星可覆蓋除兩極外的全球表面,從而實(shí)現(xiàn)全球通信。②設(shè)站靈活,容易實(shí)現(xiàn)多址通信。③通信容量大,傳送的業(yè)務(wù)類型多。④衛(wèi)星通信一般為恒參信道,信道特性穩(wěn)定。⑤電路使用費(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān)。⑥建站快,投資省。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)2.衛(wèi)星通信的特點(diǎn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)40缺點(diǎn)：1、通信衛(wèi)星的使用壽命較短2、衛(wèi)星通信整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)較復(fù)雜3、衛(wèi)星通信有較大的傳輸時(shí)延

衛(wèi)星通信系統(tǒng)缺點(diǎn)：1、通信衛(wèi)星的使用壽命較短衛(wèi)星通信系統(tǒng)413.衛(wèi)星通信傳輸線路性能參數(shù)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中,信號(hào)從發(fā)端地面站到收端地面站,經(jīng)過(guò)了信號(hào)發(fā)射、上行線、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)、下行線和收端接收這一系列的傳輸過(guò)程。在整個(gè)傳輸過(guò)程中,信號(hào)會(huì)受到各種干擾、衰耗、噪聲及本身信道頻率特性等影響，使波形失真，從而使信號(hào)質(zhì)量惡化。因此,我們必須規(guī)定所傳輸?shù)男盘?hào)要達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、基本要求和限度。這就必須對(duì)傳輸線路的各參數(shù)進(jìn)行一系列規(guī)范(原CCIR及現(xiàn)在ITU-R的建議標(biāo)準(zhǔn))。在這里只對(duì)衛(wèi)星傳輸?shù)膸讉€(gè)主要參數(shù)進(jìn)行介紹,其他有關(guān)參數(shù)性能及線路計(jì)算請(qǐng)參閱有關(guān)專著。衛(wèi)星通信系統(tǒng)3.衛(wèi)星通信傳輸線路性能參數(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)421.全向有效輻射功率(EIRP)它表示天線對(duì)著目標(biāo)方向所輻射的電波強(qiáng)度(一般用dBW來(lái)表示):2.傳播衰耗傳播衰耗表示電波在自由空間(恒參信道)傳播的衰耗,又稱故有衰減(衛(wèi)星與地面站兩天線間傳輸衰耗)衛(wèi)星通信系統(tǒng)1.全向有效輻射功率(EIRP)衛(wèi)星通信系統(tǒng)433.傳播方程接收端的信號(hào)強(qiáng)度(PR)表示衛(wèi)星通信系統(tǒng)接收信號(hào)的能力。它與對(duì)方的全向輻射功率成正比,與傳播衰耗成反比,與接收天線增益成正比4.接收地面站性能指數(shù)接收地面站性能指數(shù)是衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的特有參數(shù):接收天線增益越大越好5.C/T值與S/N載噪比(C/N)和載波噪聲溫度比(C/T)是衡量衛(wèi)星線路未經(jīng)解調(diào)前送入接收設(shè)備的重要參數(shù)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)3.傳播方程衛(wèi)星通信系統(tǒng)446.門限電平衛(wèi)星通信系統(tǒng)中,在接收端恢復(fù)出的信號(hào)的質(zhì)量一般用S/N來(lái)表示,以此表示信號(hào)優(yōu)劣。在數(shù)字系統(tǒng)中，一般用誤碼率來(lái)表示,也可以等效為S/N。當(dāng)設(shè)備已經(jīng)確定時(shí),衛(wèi)星通信系統(tǒng)的C/N(C/T)與S/N的關(guān)系,可用門限電平來(lái)表示,如圖所示。衛(wèi)星通信系統(tǒng)6.門限電平衛(wèi)星通信系統(tǒng)45

衛(wèi)星通信系統(tǒng)系統(tǒng)的門限電平

衛(wèi)星通信系統(tǒng)系統(tǒng)的門限電平46門限效應(yīng):當(dāng)衛(wèi)星接收機(jī)解調(diào)器輸出端的S/N與系統(tǒng)輸入端的C/N之間的關(guān)系如圖6.14所示，如C/N小于某一數(shù)值時(shí),S/N會(huì)急劇下降的這種現(xiàn)象，稱為門限效應(yīng)。產(chǎn)生門限效應(yīng)的這一C/N限值稱為門限電平。門限電平的含義是:為保證接收到的話音、圖像、數(shù)據(jù)等信號(hào)的質(zhì)量,或者說(shuō)為使接收系統(tǒng)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后,能有起碼的信噪比或誤比特率時(shí),接收系統(tǒng)必須得到的最小載噪比值。衛(wèi)星通信系統(tǒng)門限效應(yīng):當(dāng)衛(wèi)星接收機(jī)解調(diào)器輸出端的S/N與系統(tǒng)47由于在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中有些不確定因素,如電子設(shè)備性能變化,天線定向偏差,氣候條件變化等都會(huì)引起傳輸衰耗增大和噪聲增加,使C/N下降。為保證衛(wèi)星通信線路不致于工作在門限電平以下,一般都留有一定的余量,此余量稱為門限余量(E)。在傳輸線路總體設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮“門限余量(E)”。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)由于在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中有些不確定因素,如電子設(shè)備性能變化,484.衛(wèi)星傳輸信號(hào)的幾種信號(hào)處理技術(shù)除在前面已講述過(guò)的數(shù)字信號(hào)基帶處理的糾錯(cuò)編碼技術(shù)和擾碼處理技術(shù)外，還有以下幾種信號(hào)處理技術(shù)。1)能量擴(kuò)散技術(shù)由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器是在多載波工作,而轉(zhuǎn)發(fā)器的變頻器件為非線性器件,因而會(huì)產(chǎn)生交流干擾,特別對(duì)于有些載波未調(diào)制和負(fù)擔(dān)少的情況,載波功率大就會(huì)對(duì)其他載波帶來(lái)嚴(yán)重干擾。為此,對(duì)未調(diào)制的載波,外加一個(gè)信號(hào),使其能量擴(kuò)散。外加信號(hào)稱為能量擴(kuò)散信號(hào),一般為20~150Hz的三角波,它可在接收端用高通濾波去掉。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)4.衛(wèi)星傳輸信號(hào)的幾種信號(hào)處理技術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)492)預(yù)加重由于收端解調(diào)器對(duì)多路信號(hào)調(diào)頻波解調(diào)時(shí),噪聲也在其中,解調(diào)后的高端信號(hào)S/N比低端的S/N低。為解決這一問(wèn)題,在基帶處理時(shí)加一個(gè)預(yù)加重網(wǎng)絡(luò),使頻帶內(nèi)信噪比均勻,在接收端進(jìn)行相反處理,用去加重網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)原信號(hào)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)2)預(yù)加重衛(wèi)星通信系統(tǒng)503)加權(quán)加權(quán)主要是對(duì)人的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)頻率特性而言的。

人們對(duì)噪聲的敏感程度和實(shí)際上存在的噪聲之間有差別,為使S/N的實(shí)際情況和人的感覺(jué)器官協(xié)調(diào),特采用了修正值,這個(gè)修正值稱為加權(quán)值。加權(quán)在傳輸中沒(méi)有實(shí)際意義,而是改善了人們?cè)诮邮招盘?hào)時(shí)的感覺(jué)。采用了加權(quán)、加重以后使人們感覺(jué)到S/N提高了。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)3)加權(quán)衛(wèi)星通信系統(tǒng)513.3衛(wèi)星通信的多址連接方式所謂多址連接方式，就是許多個(gè)地面站通過(guò)共同的通信衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)覆蓋區(qū)域內(nèi)的相互連接，而無(wú)需中間轉(zhuǎn)接。這就要求各個(gè)地面站發(fā)向其它地面站的信號(hào)之間必須有區(qū)別。3.3衛(wèi)星通信的多址連接方式所謂多址連接方式，就52頻分多址方式頻分多址（FDMA）是根據(jù)各地面站發(fā)射的信號(hào)頻率不同，按照頻率的高低，順序排列在衛(wèi)星的頻帶里，各地面站的信號(hào)頻譜要排列得互相不重疊。也就是說(shuō)，按照頻率不同來(lái)區(qū)分是哪個(gè)站址。頻分多址方式頻分多址（FDMA）是根據(jù)各地面站發(fā)射53時(shí)分多址方式時(shí)分多址（TDMA）是將通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的信號(hào)在時(shí)間上分成“幀”來(lái)進(jìn)行多址劃分的，在一幀內(nèi)又劃分成若干個(gè)時(shí)隙，將這些時(shí)隙分配給地面站，只允許各地面站在所規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)射信號(hào)。時(shí)分多址方式時(shí)分多址（TDMA）是將通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器54空分多址方式空分多址（SDMA）是指在衛(wèi)星上安裝多個(gè)天線，這些天線的波束分別指向地球表面上的不同區(qū)域。不同區(qū)域的地面站所發(fā)射的電波在空間不會(huì)互相重疊，即使在同一時(shí)間、不同區(qū)域的地面站使用相同的頻率來(lái)工作，它們之間也不會(huì)形成干擾?？辗侄嘀贩绞娇辗侄嘀罚⊿DMA）是指在衛(wèi)星上安裝多55碼分多址方式碼分多址方式（CDMA）的原理是：利用自相關(guān)性非常強(qiáng)而互相關(guān)性非常弱的周期性碼序列作為地址信息，對(duì)被用戶信息調(diào)制過(guò)的已調(diào)波進(jìn)行再次調(diào)制，使其頻譜大為展寬（稱為擴(kuò)頻）；經(jīng)衛(wèi)星信道傳輸后，在接收端以本地產(chǎn)生的已知的地址碼為參考，根據(jù)相關(guān)性的差異對(duì)收到的所有信號(hào)進(jìn)行鑒別，從中將地址碼與本地地址碼完全一致的寬帶信號(hào)還原為窄帶而選出，其它與本地地址碼無(wú)關(guān)的信號(hào)則仍保持或擴(kuò)展為寬帶信號(hào)而濾去。碼分多址方式碼分多址方式（CDMA）的原理是：利用563.4通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的重要組成部分。3.4通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的重要組成57通信衛(wèi)星的組成在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，所有地面站發(fā)出的信號(hào)都是經(jīng)過(guò)衛(wèi)星中繼轉(zhuǎn)發(fā)到地面接收站的。為了完成這一轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)，衛(wèi)星上必須配備轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào)的通信系統(tǒng)與天線系統(tǒng)。除此之外，為了保證通信衛(wèi)星的正常工作，還必須配備控制系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)和電源系統(tǒng)。通信衛(wèi)星的組成在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，所有地面站發(fā)出的信號(hào)58控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)地面指令信號(hào)來(lái)控制衛(wèi)星姿態(tài)和位置等。通信衛(wèi)星的控制系統(tǒng)包括衛(wèi)星的位置控制系統(tǒng)和衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)地面指令信號(hào)來(lái)控制衛(wèi)星59天線系統(tǒng)通信衛(wèi)星天線系統(tǒng)包括通信天線和遙測(cè)指令天線兩種。它們的特點(diǎn)是：體積小、重量輕、饋電容易，有便于在衛(wèi)星上組裝的結(jié)構(gòu)以及可靠性高和壽命長(zhǎng)等。天線系統(tǒng)通信衛(wèi)星天線系統(tǒng)包括通信天線和遙測(cè)指令天線60遙測(cè)系統(tǒng)

為了保持衛(wèi)星的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和通信，需要及時(shí)了解衛(wèi)星內(nèi)部的各種情況和設(shè)備的工作是否正常。在必要時(shí)，應(yīng)該通過(guò)遙測(cè)信號(hào)（即指令信號(hào)）去控制衛(wèi)星上某些設(shè)備的動(dòng)作；另外，當(dāng)一些部件發(fā)生故障時(shí)，還需自動(dòng)將備份件轉(zhuǎn)換上去等。所有這些工作都是通過(guò)衛(wèi)星上的遙測(cè)系統(tǒng)來(lái)完成。

遙測(cè)系統(tǒng)為了保持衛(wèi)星的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和通信，需要及時(shí)了解61通信系統(tǒng)在通信衛(wèi)星的各組成系統(tǒng)中，真正起到衛(wèi)星通信中繼站作用的是通信系統(tǒng)，也叫轉(zhuǎn)發(fā)器。前放變頻器中放限幅器變頻器高放倍頻器倍頻器本振通信系統(tǒng)在通信衛(wèi)星的各組成系統(tǒng)中，真正起到衛(wèi)星通信62電源系統(tǒng)

通信衛(wèi)星的電源一般同時(shí)采用太陽(yáng)能電池和化學(xué)電池（或原子能電池）。通常太陽(yáng)能電池作為常用電源使用，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入地球陰影區(qū)(或者說(shuō)衛(wèi)星日蝕)時(shí)，使用化學(xué)電池供電。電源系統(tǒng)通信衛(wèi)星的電源一般同時(shí)采用太陽(yáng)能電池和化學(xué)633.5衛(wèi)星地面站3.5衛(wèi)星地面站64地面站的組成發(fā)射系統(tǒng)接收系統(tǒng)控制系統(tǒng)終端系統(tǒng)電源系統(tǒng)饋電設(shè)備跟蹤設(shè)備天線系統(tǒng)市內(nèi)電話

地面站的組成發(fā)射接收控制終端電源饋電跟蹤天線系統(tǒng)市內(nèi)電話65地面站發(fā)射系統(tǒng)的組成調(diào)制器中頻放大器上變頻器自動(dòng)功率控制發(fā)射波合成行波管放大激勵(lì)器大功率放大器傳輸波導(dǎo)基帶信號(hào)地面站發(fā)射系統(tǒng)的組成調(diào)中頻上變頻器自動(dòng)發(fā)射波行波管激勵(lì)器大66地面站接收系統(tǒng)的組成饋電設(shè)備低噪聲放大器傳輸放大器晶體管放大器接收波分離下變頻器中頻放大器基帶轉(zhuǎn)換裝置解調(diào)器橢圓波導(dǎo)地面站接收系統(tǒng)的組成饋電低噪聲傳輸晶體管接收波下變中頻基帶67饋線

饋線68地面站電源系統(tǒng)

一般情況下使用交流市電供電偶然斷電時(shí)使用蓄電池供電長(zhǎng)期或定期斷電時(shí)使用柴油發(fā)電機(jī)地面站電源系統(tǒng)一般情況下使用交流市電供電69電源機(jī)柜與蓄電池電源機(jī)柜與蓄電池703.6衛(wèi)星通信的新技術(shù)近年來(lái)衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展很快，為適應(yīng)各種業(yè)務(wù)的需求，許多新技術(shù)、新系統(tǒng)不斷產(chǎn)生。其中已開(kāi)始應(yīng)用的有VSAT系統(tǒng)、低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)等。3.6衛(wèi)星通信的新技術(shù)近年來(lái)衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展很快，為71VSAT系統(tǒng)PCPC計(jì)算中心PCPC市話局用戶小站

用戶小站

衛(wèi)星

中心站

VSAT系統(tǒng)PCPC計(jì)算中心PCPC市話局用戶小站用戶小72VSAT系統(tǒng)的發(fā)展目前，VSAT系統(tǒng)主要正在以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：·降低成本和安裝費(fèi)用·擴(kuò)大業(yè)務(wù)范圍·完成多種連接·開(kāi)發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)VSAT系統(tǒng)的發(fā)展目前，VSAT系統(tǒng)主要正在以下幾73LEO系統(tǒng)低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱LEO，由距地面高度500～1500Km左右的眾多衛(wèi)星組成，運(yùn)行在多個(gè)軌道上，與地球自轉(zhuǎn)不能保持同步，所以也叫非同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)。LEO系統(tǒng)低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱LEO，由距地面74LEO系統(tǒng)的特點(diǎn)衰耗小時(shí)延短通信質(zhì)量好容量大發(fā)射成本低

移動(dòng)終端