卫星通信系统基础知识及设备操作使用与维护管理课件.ppt
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1、培训目的培训目的培训目的:培训目的:一一了解卫星通信的基本原理了解卫星通信的基本原理二二认识系统中卫星通信的相关设备认识系统中卫星通信的相关设备三三掌握建立卫星通信的操作,能够根据需求快速建立卫掌握建立卫星通信的操作,能够根据需求快速建立卫星通信星通信四四能够排除卫星通信过程中的常见故障能够排除卫星通信过程中的常见故障培训内容培训内容一一卫星通信基本原理卫星通信基本原理二二系统内卫星通信设备系统内卫星通信设备三三卫星通信设备操作卫星通信设备操作四四常见故障及排除方法常见故障及排除方法培训内容培训内容一一卫星通信基本原理卫星通信基本原理二二系统内卫星通信设备系统内卫星通信设备三三卫星通信设备操作
2、卫星通信设备操作四四常见故障及排除方法常见故障及排除方法一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 本系统卫星通信的用途:本系统卫星通信的用途: 在卫星地球站(固定地面站和卫星通信车)之间建立基于在卫星地球站(固定地面站和卫星通信车)之间建立基于IP的通信链路。可以将卫星通信部分想象成一根网线。所有通的通信链路。可以将卫星通信部分想象成一根网线。所有通过卫星通信的设备必须是基于过卫星通信的设备必须是基于IP通信的。通信的。 音视频信号需要音视频编解码器来传输。音视频信号需要音视频编解码器来传输。 电话和传真信号需要电话和传真信号需要VOIP的语音网关来传输。的语音网关来传输。一、卫星通信基本原理
3、一、卫星通信基本原理 卫星通信系统:卫星通信系统: 卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。系统由卫星和地球站两部分组成。 卫星通信的特点是:通信范围大;只要在卫星发射的电波卫星通信的特点是:通信范围大;只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内,从任何两点之间都可进行通信;不易受陆地所覆盖的范围内,从任何两点之间都可进行通信;不易受陆地灾害的影响(可靠性高);只要设置地球站电路即可开通(开灾害的影响(可靠
4、性高);只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速);同时可在多处接收,能经济地实现广播、多址通电路迅速);同时可在多处接收,能经济地实现广播、多址通信(多址特点)。通信(多址特点)。一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星通信系统:卫星通信系统:一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 地球同步卫星:地球同步卫星: 地球同步卫星即地球同步轨道卫星,又称对地静止卫星,地球同步卫星即地球同步轨道卫星,又称对地静止卫星,是运行在地球同步轨道上的人造卫星,星距离地球的高度约为是运行在地球同步轨道上的人造卫星,星距离地球的高度约为36000 km,卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为,卫星
5、的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等,即间相等,即23时时56分分4秒,卫星在轨道上的绕行速度约为秒,卫星在轨道上的绕行速度约为3.1公公里里/秒,其运行角速度等于地球自转的角速度。在地球同步轨秒,其运行角速度等于地球自转的角速度。在地球同步轨道上布设道上布设3颗通讯卫星,即可实现除两极外的全球通讯。颗通讯卫星,即可实现除两极外的全球通讯。一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 地球同步卫星:地球同步卫星:一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星通信频率范围:卫星通信频
6、率范围:波段名称频率L波段波段1.12G2.6GHzC波段上行频率: 58506425MHz下行频率: 36254200MHzKu波段波段上行频率上行频率: 12.7514.8GHz下行频率下行频率: 10.712.7GHzKa波段上行频率: 27.531GHz下行频率为17.221.2GHz一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星通信系统的干扰:卫星通信系统的干扰:一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星通信系统的干扰:卫星通信系统的干扰: 1、星蚀、星蚀 所有静止卫星在每年春分和秋分前后各所有静止卫星在每年春分和秋分前后各23天中,当星下点天中,当星下点(卫星与地心连线同地球表
7、面的交点)进入当地时间午夜前后(卫星与地心连线同地球表面的交点)进入当地时间午夜前后,卫星、地球和太阳共处在一条直线上,卫星进入地球阴影区,卫星、地球和太阳共处在一条直线上,卫星进入地球阴影区而造成星蚀;此时卫星的太阳能电池不能正常工作,星载电池而造成星蚀;此时卫星的太阳能电池不能正常工作,星载电池只能维持卫星自转而不能支持转发器正常工作。卫星位置西移只能维持卫星自转而不能支持转发器正常工作。卫星位置西移1,星蚀开始时间可推迟,星蚀开始时间可推迟4分钟,东移分钟,东移1则可提前则可提前4分钟。分钟。一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星通信系统的干扰:卫星通信系统的干扰: 2、日凌、日
8、凌在每年春分秋分前后,当卫星星下点进入当地中午前后时,在每年春分秋分前后,当卫星星下点进入当地中午前后时,卫星处在太阳和地球中间,天线在对准卫星的同时也会对准太卫星处在太阳和地球中间,天线在对准卫星的同时也会对准太阳,会因接收到强大的太阳热噪声而使通信无法进行,称为日阳,会因接收到强大的太阳热噪声而使通信无法进行,称为日凌中断(每次延续约凌中断(每次延续约6天);月亮也会引起类似问题,但其噪天);月亮也会引起类似问题,但其噪声比太阳小的多,不会造成中断。每天出现中断的最长时间与声比太阳小的多,不会造成中断。每天出现中断的最长时间与天线口径、工作频率有关。天线口径、工作频率有关。一、卫星通信基本
9、原理一、卫星通信基本原理 卫星通信系统的时延:卫星通信系统的时延: 一条单跳的卫星通信线路,由发送端到接收端的单程传输一条单跳的卫星通信线路,由发送端到接收端的单程传输时延为:时延为: t=上行下行空间传输路径距离和上行下行空间传输路径距离和/C(其中:(其中:C为电波在自为电波在自由空间的传播速度)由空间的传播速度) 当卫星为静止卫星时,空间传输距离和最小为当卫星为静止卫星时,空间传输距离和最小为35786.6公公里,最大为里,最大为41679.4公里,一般取公里,一般取40000公里的约值公里的约值 单程时延一般取单程时延一般取0.27秒,双程取秒,双程取0.54秒秒一、卫星通信基本原理一
10、、卫星通信基本原理 卫星天线的种类:卫星天线的种类: 车载卫星天线一般分为车载卫星天线一般分为“静中通静中通”和和“动中通动中通”两种。两种。 动中通卫星移动通信是指载体在移动过程中仍能通过同步动中通卫星移动通信是指载体在移动过程中仍能通过同步卫星保持正常的通信联络。卫星保持正常的通信联络。 静中通卫星通信指在车辆静止后建立卫星通信链路的方式静中通卫星通信指在车辆静止后建立卫星通信链路的方式。一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星天线的运动方式:卫星天线的运动方式: 卫星天线在对星时有卫星天线在对星时有3个转动方式,分别为个转动方式,分别为“俯仰俯仰”、“方位方位”和和“极化极化”。卫
11、星天线在对星过程中,需要通过卫星定。卫星天线在对星过程中,需要通过卫星定位系统定位自己在地球上的经纬度,然后通过该经纬度计算自位系统定位自己在地球上的经纬度,然后通过该经纬度计算自己和卫星之间的位置关系,我们现在对的卫星是地球同步卫星己和卫星之间的位置关系,我们现在对的卫星是地球同步卫星,它的纬度肯定是,它的纬度肯定是0,我们只需要知道卫星的经度,即可计算,我们只需要知道卫星的经度,即可计算出我们的天线需要调整到一个什么角度来对准卫星。出我们的天线需要调整到一个什么角度来对准卫星。一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星天线的方位角:卫星天线的方位角: 方位角如下图所示,指的是卫星地面的
12、接收点和天上卫星方位角如下图所示,指的是卫星地面的接收点和天上卫星之间的一个偏离角度。对应同一颗卫星,卫星地面站的经度不之间的一个偏离角度。对应同一颗卫星,卫星地面站的经度不同,对应的方位角也不同。同,对应的方位角也不同。一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星天线的俯仰角:卫星天线的俯仰角: 俯仰角如下图所示,指的是卫星天线相对于地平线需要抬俯仰角如下图所示,指的是卫星天线相对于地平线需要抬起的一个偏离角度。对应同一颗卫星,卫星地面站的纬度不同起的一个偏离角度。对应同一颗卫星,卫星地面站的纬度不同,对应的俯仰角也不同。,对应的俯仰角也不同。一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星
13、天线的极化:卫星天线的极化: 卫星信号的极化方式有两类:一种是线极化,一种是圆极卫星信号的极化方式有两类:一种是线极化,一种是圆极化。其中在线极化方式下又分为水平极化和垂直极化;在圆极化。其中在线极化方式下又分为水平极化和垂直极化;在圆极化方式下又分左旋圆极化和右旋圆极化。化方式下又分左旋圆极化和右旋圆极化。 卫星通信中常用的垂直极化(卫星通信中常用的垂直极化(V)和水平线极化()和水平线极化(H)的)的接收方式。接收方式。一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星通信的基本原理:卫星通信的基本原理: 卫星系统的工作频率一般都在卫星系统的工作频率一般都在KU波段或者波段或者C波段,由于波段
14、,由于这些波段的频率太高,能够在这么高的频率下进行调制解调的这些波段的频率太高,能够在这么高的频率下进行调制解调的集成电路很难设计出来,因此现在的做法都是基带信号在较低集成电路很难设计出来,因此现在的做法都是基带信号在较低频段的频段的L波段进行调制工作,调制完成的信号通过上变频器将波段进行调制工作,调制完成的信号通过上变频器将L波段的信号变为波段的信号变为KU或或C波段的信号发出去,收到的波段的信号发出去,收到的KU或或C波波段的信号再通过下变频器变为段的信号再通过下变频器变为L波段的信号,波段的信号,L波段的信号经波段的信号经过解调器解出基带信号。过解调器解出基带信号。一、卫星通信基本原理一
15、、卫星通信基本原理 卫星通信的基本原理:卫星通信的基本原理:L波段发射频率波段发射频率 + 功放的本震频率功放的本震频率=KU波段的发射频率波段的发射频率KU波段的接收频率波段的接收频率 - LNB的本震频率的本震频率=L波段的接收频率波段的接收频率本震频率是设备固有的频率,在中国范围内,功放的本震频本震频率是设备固有的频率,在中国范围内,功放的本震频率一般为率一般为13050MHz,LNB的本震频率一般为的本震频率一般为11300MHz一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星通信的基本原理:卫星通信的基本原理:一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星通信的基本原理:卫星通信的基本
16、原理: 上图中,上图中,“基带处理(基带处理(BDU)”、“中频调制(中频调制(M)”和和“解调器(解调器(DEM)”的功能是由的功能是由“卫星调制解调器卫星调制解调器”实现的实现的;“上变频器(上变频器(UC)”、“高功率放大器(高功率放大器(HPA)”的功能的功能是由是由“功放功放”实现的;实现的;“低噪声放大器(低噪声放大器(LNA)”和和“下变频下变频器(器(DC)”的功能是由的功能是由“LNB”实现的。实现的。一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 供电方式和时钟参考方式:供电方式和时钟参考方式: 功放和功放和LNB都有不同的供电方式,其中都有不同的供电方式,其中LNB可由天线控制
17、可由天线控制器供电,也可由卫星调制解调器供电,功放可以由外接电源供器供电,也可由卫星调制解调器供电,功放可以由外接电源供电,也可由卫星调制解调器供电,不同的供电方式在卫星调制电,也可由卫星调制解调器供电,不同的供电方式在卫星调制解调器内需要不同的设置。解调器内需要不同的设置。 功放和功放和LNB都有不同的时钟参考方式,如果由设备本身自都有不同的时钟参考方式,如果由设备本身自己提供时钟参考源,叫做己提供时钟参考源,叫做“内参考内参考”,如果需要外部提供时钟,如果需要外部提供时钟信号源,叫做信号源,叫做“外参考外参考”,外参考的时钟参考源一般均为卫星,外参考的时钟参考源一般均为卫星调制解调器。调制
18、解调器。一、卫星通信基本原理一、卫星通信基本原理 卫星通信的建立过程:卫星通信的建立过程: 点对点通信建立过程比较简单,在这种组网方式下,只有点对点通信建立过程比较简单,在这种组网方式下,只有两个卫星调制解调器可以互通,双方只要设置好了收发频率和两个卫星调制解调器可以互通,双方只要设置好了收发频率和对应的各类参数就可以建立通信,通信建立速度快。对应的各类参数就可以建立通信,通信建立速度快。培训内容培训内容一一卫星通信基本原理卫星通信基本原理二二系统内卫星通信设备系统内卫星通信设备三三卫星通信设备操作卫星通信设备操作四四常见故障及排除方法常见故障及排除方法二、卫星通信设备二、卫星通信设备 卫星通
19、信设备:卫星通信设备:系统内的卫星通信设备有:系统内的卫星通信设备有:1、卫星天线、卫星天线2、卫星调制解调器、卫星调制解调器3、LNB(低噪声放大器)(低噪声放大器)4、功放、功放二、卫星通信设备二、卫星通信设备 卫星通信设备:卫星通信设备:1、卫星天线:分静中通和动中通两种,静中通分手动对星、卫星天线:分静中通和动中通两种,静中通分手动对星和自动对星两种。天线口径有和自动对星两种。天线口径有4.5米、米、1.8米、米、0.9米三种。米三种。 固定地面站天线为固定地面站天线为4.5米静中通手动天线。米静中通手动天线。 中型信息处理车为中型信息处理车为1.8米静中通自动天线。米静中通自动天线。
20、 小型信息处理车小型信息处理车A为为0.9米动中通自动天线。米动中通自动天线。二、卫星通信设备二、卫星通信设备4.5米静中通手动米静中通手动二、卫星通信设备二、卫星通信设备1.8米静中通自动米静中通自动二、卫星通信设备二、卫星通信设备0.9米动中通自动米动中通自动二、卫星通信设备二、卫星通信设备2、卫星调制解调器:、卫星调制解调器: Comtech公司的公司的CDM-570L 诺达公司的诺达公司的IDU5000/IDU2000不同厂家的卫星调制解调器不能互通。不同厂家的卫星调制解调器不能互通。CDM-570L用于点对点通信,同一时间只能两点进行通信。用于点对点通信,同一时间只能两点进行通信。I
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