卫星通信 链路基本知识

1.卫星通信系统组成

卫星通信是无线通信的一种，与平常无线通信的不同之处是中继器位于地球上空的人造卫星上。

卫星通信系统由地面站和通信卫星组成，如图2所示从地面站发出的电波在通信卫星上进行中继，用其它的地面站接收，从地球站到卫星的传输线路称之为上行，从卫星到地球站的线路称为下行。

1、地球站

地球站可以有多个，为了进行双向通信，每个地球站均有接收和发射设备，图图2中画出了A、B两个地面站。由于收、发设备共用一副天线，所以采用了双工器以便把收、发信号分开。

2、转发器

转发器就是安装在卫星上的收发设备，用来接收从各地球站发来的信号，经频率变换和放大后，再发给各地球站。

转发器由天线、收发设备和双工器组成。

3、卫星通信系统的工作过程

如果位于A处的用户要与B处的用户通话，那么A处用户的电话信号经过市内电话线路到达地球站A。地球站A的多路复用设备对此电话信号进行复用，成为多路电话信号即基带信号。然后送入调制器，用70MH或其它频率的载波进行调制，成为中频已调波信号。接着，再送入上变频器，变换成频率为f1的微波信号，例如6GHz。最后送入微波大功率放大器放大，并通过双工器由天线发射出去。

 从地球站A发射到卫星转发器频率为f1的信号，经过大气层和宇宙空间组成的上行线路到达卫星转发器。卫星转发器中的接收设备先把f1频率的微波信号变换成频率较低的中频信号，放大后再变换成频率为f2的下行微波信号，例如4GHz。然后经发射设备的输出功率放大器放大，再经天线发射到地球站.

 地球站高增益天线接收到f2微波信号经双工器，低噪声放大器放大，下变频器变频成中频信号，再送到解调器恢复成基带信号。然后经多路分解设备分路，经地面上的微波中继线路和市内通信线路，接通B处用户。

 

卫星通信系统链路的设计

1）卫星通信系统链路的要求：

保证通信质量，使接收到的射频载波功率必须远大于噪声功率。
2）设计的主要内容：

通过对解调前载波功率与等效噪声温度之比C/T的计算，设计通信链路。
3）传输方程：
传输方程时设计无线电链路的基础。这个方程描述发送地球站发送的射频功率，与接收地球站收到的射频信号功率、传输频率、与发射机到接收机之间距离的关系。
传输方程为：C=PTGTGR(λ/4πd)
用分贝形式表示为：C(dBW)= PT(dBW)+ GT(dB)+GR(dB)—20lg(4πd/λ)
4）接收机输入端的噪声功率
在卫星通信链路中，地球站接收到的信号是极其微弱的。特别是在地球站中，由于使用了高增益天线和低噪声放大器，使接收机内部的噪声影响相对减弱。因此外部噪声的影响已不可忽略，即其它各种外部噪声也应同时予以考虑。
地球站接收机的噪声来源于外部噪声和内部噪声。
工作频段主要考虑电离层的反射、吸收；对流层的吸收、散射损耗等因素与频率的关系。目前，大多数卫星通信系统选择在下列频段工作：
（1）UHF波段：400、0/2MHz
（2）L波段：1.6/1.5GHz
（3）C波段：6.0/4.0GHz
（4）X波段：8.0/7.0GHz
（5）Ku波段：14.0/12/0GHz；14.0/11/0GHz
（6）Ka波段：30/20GHz

链路计算

所谓链路计算，就是计算地球站接收机输入端处的C/N或S/N、或C/T或Eb/N0这是卫星通信链路设计或分析的基础。
链路计算要涉及到发射端的发射功率与天线增益；传输中的各种损耗；传输过程中引入的各种噪声与干扰以及接收系统的天线增益、噪声性能等因素，这些因素中很多又与工作频率有关。