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衛(wèi)星通信的基本組成
衛(wèi)星通信系統(tǒng)因傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)不同，組成也不盡相同。一般的衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由空間段和地面段兩部分組成，如圖6.5所示。
圖6.5中，上行鏈路是指從地球站到衛(wèi)星之間的通信鏈路；下行鏈路是指從衛(wèi)星到地球站之間的通信鏈路。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由空間部分（通信衛(wèi)星）和地面部分（通信地面站）兩大部分構(gòu)成的。在這一系統(tǒng)中，通信衛(wèi)星實(shí)際上就是一個(gè)懸掛在空中的通信中繼站，只要在它的覆蓋照射區(qū)以?xún)?nèi)，不論距離遠(yuǎn)近都可以通信，通過(guò)它轉(zhuǎn)發(fā)和反射電報(bào)、電視、廣播和數(shù)據(jù)等無(wú)線(xiàn)信號(hào)。
6.2.1空間段空間段主要以空中的通信衛(wèi)星為主體，由一顆或多顆通信衛(wèi)星構(gòu)成，在空中對(duì)接收到的信號(hào)起中繼放大和轉(zhuǎn)發(fā)作用。每顆通信衛(wèi)星都包括天線(xiàn)分系統(tǒng)、通信分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)、跟蹤測(cè)與指令分系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)幾個(gè)部分，如圖6.6所示
天線(xiàn)分系統(tǒng)通信衛(wèi)星上的天線(xiàn)要求體積小、重量輕、饋電方便、便于折疊和展開(kāi)等，其工作原理、外形等，都與地面上的天線(xiàn)相同衛(wèi)星天線(xiàn)分為遙測(cè)指令天線(xiàn)和通信天線(xiàn)兩類(lèi)。遙測(cè)指令天線(xiàn)通常使用全向天線(xiàn)，主要用于衛(wèi)星發(fā)射上天，進(jìn)入軌道前后向地而發(fā)射遙測(cè)信號(hào)和接收地面控制站發(fā)來(lái)的指令信號(hào)。通信天線(xiàn)是通信衛(wèi)星上最主要的天線(xiàn)是通信用的微波天線(xiàn)。微波天線(xiàn)是定向天線(xiàn)，要求天線(xiàn)的增益盡量高，以便增大天線(xiàn)的有效輻射功率，微波天線(xiàn)根據(jù)波束寬度的不同，可以分為三類(lèi)：全球波束天線(xiàn)、點(diǎn)波束天線(xiàn)和區(qū)域波束天線(xiàn)，如圖6.7所示。
2.通信分系統(tǒng)用于接收、處理并重發(fā)信號(hào)，通常稱(chēng)為轉(zhuǎn)發(fā)器。轉(zhuǎn)發(fā)器是通信衛(wèi)星中直接起中繼站作用的
部分。對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)器的基本要求是：以最小的附加噪聲和失真，并以足夠的工作頻帶和輸出功率為各地面站有效而可靠地轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器通常分為透明轉(zhuǎn)發(fā)器和處理轉(zhuǎn)發(fā)器兩類(lèi)。
（1）透明轉(zhuǎn)發(fā)器：收到地而發(fā)來(lái)的信號(hào)后，除進(jìn)行低噪聲放大、變頻、功率放大外，不作任何加工處理，只是單純地完成轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。
（2）處理轉(zhuǎn)發(fā)器：除進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)外，還具有處理功能。衛(wèi)星上的信號(hào)處理功能主要包括：對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)再生，使噪聲不會(huì)積累；在不同的衛(wèi)星天線(xiàn)波束之間進(jìn)行信號(hào)交換；進(jìn)行其他更高級(jí)的信號(hào)變換和處理。
3.電源分系統(tǒng)衛(wèi)星上的電源除要求體積小、重量輕、效率高和可靠性外，還要求電源能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持足夠的輸出通信衛(wèi)星所用電源有太陽(yáng)能電池、化學(xué)電池和原子能電池。化學(xué)電池大都采用鎳鎘蓄電池與太陽(yáng)能電池并接，在非星蝕期間蓄電池充電，星蝕時(shí)，蓄電池供電保證衛(wèi)星繼續(xù)工作4.跟蹤、遙測(cè)與指令（TT&C）分系統(tǒng)主要包括遙測(cè)與指令兩大部分，此外還有應(yīng)用于衛(wèi)星跟蹤信標(biāo)的發(fā)射設(shè)備（1）遙測(cè)設(shè)備遙測(cè)設(shè)備是用各種傳感器和敏感元件等不斷測(cè)得有關(guān)衛(wèi)星姿態(tài)及星內(nèi)各部分工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，經(jīng)放大、多路復(fù)用、編碼、調(diào)制等處理后，通過(guò)專(zhuān)用的發(fā)射機(jī)和天線(xiàn)，發(fā)給地面的TT8C站。TT8C站接收并檢測(cè)出衛(wèi)星發(fā)來(lái)的遙測(cè)信號(hào)，轉(zhuǎn)送給衛(wèi)星監(jiān)控中心進(jìn)行分析和處理，然后通過(guò)TT8.C站向衛(wèi)星發(fā)出有關(guān)姿態(tài)和位置校正、星內(nèi)溫度調(diào)節(jié)、主備用部件切換、轉(zhuǎn)發(fā)器增益換擋等控制指令信號(hào)。
（2）指令設(shè)備指令設(shè)備專(zhuān)門(mén)用來(lái)接收TT&C站發(fā)給衛(wèi)星的指令，進(jìn)行解調(diào)與譯碼后，一方面將其暫時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)，另一方面又經(jīng)遙測(cè)設(shè)備發(fā)回地面進(jìn)行校對(duì)，TT&.C站在核對(duì)無(wú)誤后發(fā)出“指令執(zhí)行”信號(hào)，指令設(shè)備收到后，才將儲(chǔ)存的各種指令送到控制分系統(tǒng)，使有關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)正確完成控制動(dòng)作
5.控制分系統(tǒng)用來(lái)對(duì)衛(wèi)星的姿態(tài)、軌道位置、各分系統(tǒng)工作狀態(tài)等進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)與控制?？刂品窒到y(tǒng)由一系列機(jī)械的或電子的可控調(diào)整裝置組成，如各種噴氣推進(jìn)器、驅(qū)動(dòng)裝置、加熱及散熱裝置各種開(kāi)關(guān)等，在TT8C站的指令的控制下完成對(duì)衛(wèi)星的姿態(tài)、軌道位置、工作狀態(tài)主備用切換等各項(xiàng)調(diào)整。
6.2.2地面段地面段包括所有的地球站，這些地球站通常通過(guò)地面網(wǎng)絡(luò)連接到終端用戶(hù)設(shè)備。地球站般由天線(xiàn)系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、通信控制系統(tǒng)、終端系統(tǒng)和電源系統(tǒng)6部分組成，如圖6.8所示。
首先，地球網(wǎng)絡(luò)或在某些應(yīng)用中來(lái)自用戶(hù)的信號(hào)，通過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌谒偷降厍蛘?，?jīng)基帶處理器變換成規(guī)定的基帶信號(hào)，使它們適合于在衛(wèi)星線(xiàn)路上傳輸；然后，送到發(fā)射系統(tǒng)，進(jìn)行調(diào)制、變頻和射頻功率放大；最后，通過(guò)天線(xiàn)系統(tǒng)發(fā)射出去。通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)下來(lái)的射頻信號(hào)，由地球站的天線(xiàn)系統(tǒng)接收下來(lái)，首先經(jīng)過(guò)其接收系統(tǒng)中的低噪聲放大器放大，然后由下變換器變換到中頻，解調(diào)之后發(fā)給本地地球站基帶信號(hào)，再經(jīng)過(guò)基帶處理器通過(guò)接口轉(zhuǎn)移到地面網(wǎng)絡(luò)?？刂葡到y(tǒng)用來(lái)監(jiān)視、測(cè)量整個(gè)地球站的工作狀態(tài)，并迅速進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換，及時(shí)構(gòu)成勤務(wù)聯(lián)絡(luò)等。
