衛(wèi)星通信中地面站的分類與設置

衛(wèi)星通信中地面站的分類與設置

外層空間自我暴露的主要和最明顯的特征是，它是一條大馬路，在其他情況下是一個廣闊的區(qū)域。人們可以朝某個方向走。自1957年人類太空以來，外層空間已成為繼陸地空間以來的第四個人類擴張空間，也是大國競爭的新高度。對于正在崛起的宇宙國家來說，外太空是國家安全利益的新領域，與國家安全密切相關。近十多年的幾場局部戰(zhàn)爭再次表明,陸?？崭右揽啃l(wèi)星系統(tǒng),也彰顯出制天權的重要。地面站是衛(wèi)星系統(tǒng)中重要的組成部分,各種用途的地面站略有差異,但基本設施相同。1.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應用形式地面站的基本作用是向衛(wèi)星發(fā)射信號,同時接收由其它地面站經(jīng)衛(wèi)星轉發(fā)來的信號。根據(jù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性質(zhì)和用途的不同,可有不同形式的地面站。如:按站址的固定與否、G/T值的大小、用途、天線口徑以及傳輸信號的特征等多種方法來分類。1.1轉移地點的站可分為固定站、移動站(如艦載站、機載站和車載站等)、可拆卸站(短時間能拆卸轉移地點的站)。在固定站中又可分為大型標準站和小型非標準站,前者多用于國際通信和國內(nèi)大城市間的通信,而后者多用于國內(nèi)中、小城市或軍事通信;移動式地面站特別是車載站,由于它機動靈活,在軍事通信中有廣泛的應用。1.2等效噪聲溫度地面站性能指數(shù)G/T值是反映地面站接收系統(tǒng)的一項重要技術性能指標。其中G為接收天線增益,T為表示接收系統(tǒng)噪聲性能的等效噪聲溫度。G/T值越大,說明地面站接收系統(tǒng)的性能越好。1.3根據(jù)用途分類1.4根據(jù)天線直徑分類1.5根據(jù)傳輸信號的特點分類2.雙工地面站主要設備組成在各種衛(wèi)星通信系統(tǒng)中所用的地面站是多種多樣的,而一個典型的雙工地面站設備應當包括信道終端分系統(tǒng)、大功率發(fā)射分系統(tǒng)、高靈敏度接收分系統(tǒng)、天線饋電分系統(tǒng)、伺服跟蹤分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)以及監(jiān)控分系統(tǒng)等部分。2.1信號調(diào)制器單元信道終端分系統(tǒng)中發(fā)端設備的作用是對基帶信號進行處理,并對中頻(如70MHz)進行調(diào)制;收端設備的作用與上述過程相反。信道終端設備,按其處理信號開工的不同可分為模擬制信道終端設備和數(shù)字式信道終端設備;按通信業(yè)務可分為電視、電話、數(shù)據(jù)等信道終端設備。各單元功能如下:電話基帶處理單元的作用是將發(fā)終端送來的頻分復用基帶信號進行處理,即進行予加重、自動增益控制、峰值限幅、加入能量擴散信號和加入導頻信號等;頻率調(diào)制器單元的作用是用基帶處理單元輸出的信號對70MHz的中頻調(diào)頻信號;中頻放大單元的作用是放大中頻調(diào)頻信號,并對幅頻特性和群時延特性進行一定的均衡。2.2微波信號轉換系統(tǒng)在標準地面站中,需要向衛(wèi)星發(fā)射幾百瓦以至十幾千瓦的大功率微波信號。為了實現(xiàn)多址通信,還常常向其它地面站同時發(fā)射數(shù)個載波。因此,地面站應能在高電壓、大功率、寬頻帶和多載波的情況下工作。此系統(tǒng)包括上變頻器、自動功率控制器、發(fā)射波合成器、激勵器和大功率放大器等部分。從發(fā)終端送來的中頻寬帶調(diào)頻信號經(jīng)上變頻器(一般采用參量變頻器)變換成微波信號。上變頻器的所用的本機振蕩頻率由本振(又叫泵源)產(chǎn)生,本振一般采用晶振鎖相倍頻的方法,以產(chǎn)生頻率穩(wěn)定度很高的微波振蕩頻率。3.我國衛(wèi)星地面接收站現(xiàn)狀以遙感衛(wèi)星為例,目前我國正在接收和將要接收數(shù)據(jù)的國外遙感衛(wèi)星有6類8顆,我國遙感衛(wèi)星有4類4顆,共計6類12顆,其中氣象衛(wèi)星5顆,陸地衛(wèi)星4顆,海洋衛(wèi)星3顆,為了能保證接收到這些衛(wèi)星的數(shù)據(jù),我國建設了大量的衛(wèi)星地面接收站,實現(xiàn)了實時對衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收,但由于缺乏國家統(tǒng)一規(guī)劃,共享程度差,各地方和各部門出現(xiàn)重復建設造成了大量的資源浪費。從我國國土現(xiàn)狀來看,如分布合理又能實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,全國有4—5個接收站就足夠了。因為在北京一地的地面站就可以接收到幾乎覆蓋中國陸地的全部信息,在新疆和華南再布幾個站,即可實現(xiàn)完全覆蓋。4.行是大國自第一顆人造衛(wèi)星上天以來,地面站的建設也走過了半個世紀的歷程,縱觀世界,其實凡有能力從事外層空間活動,特別是獨立進行這種活動的國家都是大國。從我國的第一顆衛(wèi)星在外層空間飛行開始,即便沒有參與太空競賽,也曾不對其他國家構成威脅,沒有借此對其他國家發(fā)出威脅,但卻不可避免的承擔起作為一個大國的宿命,地面站作為與外太空飛行器鏈接的基礎,它的發(fā)展將關系到國家戰(zhàn)略空間的拓展,科學技術上的進步也將促進地面站建設的合理,從現(xiàn)在各國地面站建設的布局來看,地面站將邁向兩個方向:4.1設置無坐通信站為了能分布合理又能實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與接收系統(tǒng)的整合,同時伴隨著衛(wèi)星接收系統(tǒng)的發(fā)展超高碼速、超大容量、超寬帶寬的通信系統(tǒng)的要求,都需要大口徑的衛(wèi)星接收天線為之服務,這就要求我們加快大型地面站的建設。如:美國宇航局深空網(wǎng)全球深空探測站,它的建設是為補償?shù)厍虻淖赞D,對多個飛船進行24小時連續(xù)通信就要求在不同地方建立數(shù)坐通信站。分別建在加州莫哈韋沙漠的金石站、西班牙的馬德里和澳大利亞的堪培拉;以加州莫哈韋沙漠的金石站為例,它們包括:一座34米大功率天線,三座,座34米波導天線一座26米天線,一座70米天線。這些天線的用途包括:遙感勘測、星際飛船控制、作為甚長基線干涉儀的一部分進行射電天文學研究等。我國最大口徑的50米天線和40米天線相繼建成并投入使用密云50米天線是目前國內(nèi)口徑最大天線。該天線位于國家天文臺密云地面站,40米天線系統(tǒng)位于國家天文臺昆明地面站。4.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)VSAT衛(wèi)星通信甚小口徑衛(wèi)星終端站。VSAT是VERYSMALLAPERTURETERMINAL的縮寫,直譯為“甚小孔徑終端”,意譯應是“甚小天線地球站”,這里的小指的是VSAT系統(tǒng)中小站設備的天線口徑小,通常為0.3m-2.4m。VSAT是80年代中期利用現(xiàn)代技術開發(fā)的一種新的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。利用這種系統(tǒng)進行通信有靈活性強,可靠性高,成本低,使用方便以及小站可直接裝在用戶端等特點。借助VSAT用戶數(shù)據(jù)終端可直接利用衛(wèi)星信道與遠端的計算機進行聯(lián)網(wǎng),完成數(shù)據(jù)傳遞、文件交換或遠程處理,從而擺脫了本地區(qū)的地面中繼線問題,這在地面網(wǎng)絡不發(fā)達、通信線路質(zhì)量不好或難于傳輸高速數(shù)據(jù)的邊遠地區(qū),使用VSAT作為數(shù)據(jù)傳輸手段是一種很好的選擇。如在這次四川地震中中國聯(lián)通為抗震救災緊急調(diào)撥的100套“VSAT衛(wèi)星地球小站”部分已經(jīng)成功運抵成都軍用機場,并裝