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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)星實際上就是一個懸掛在空中的通信中繼站，只要在它的覆蓋照射區(qū)以內(nèi)，不論距離遠(yuǎn)近都可以通信，通過它轉(zhuǎn)發(fā)和反射電報、電視、廣播和數(shù)據(jù)等無線信號。
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，在空中對接收到的信號起中繼放大和轉(zhuǎn)發(fā)作用。每顆通信衛(wèi)星都包括天線分系統(tǒng)、通信分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)、跟蹤測與指令分系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)幾個部分，如圖6.6所示
天線分系統(tǒng)通信衛(wèi)星上的天線要求體積小、重量輕、饋電方便、便于折疊和展開等，其工作原理、外形等，都與地面上的天線相同衛(wèi)星天線分為遙測指令天線和通信天線兩類。遙測指令天線通常使用全向天線，主要用于衛(wèi)星發(fā)射上天，進(jìn)入軌道前后向地而發(fā)射遙測信號和接收地面控制站發(fā)來的指令信號。通信天線是通信衛(wèi)星上最主要的天線是通信用的微波天線。微波天線是定向天線，要求天線的增益盡量高，以便增大天線的有效輻射功率，微波天線根據(jù)波束寬度的不同，可以分為三類：全球波束天線、點波束天線和區(qū)域波束天線，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，通常稱為轉(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)無線電信號轉(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。
（1）透明轉(zhuǎn)發(fā)器：收到地而發(fā)來的信號后，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)行信號轉(zhuǎn)發(fā)外，還具有處理功能。衛(wèi)星上的信號處理功能主要包括：對數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)再生，使噪聲不會積累；在不同的衛(wèi)星天線波束之間進(jìn)行信號交換；進(jìn)行其他更高級的信號變換和處理。
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，還要求電源能在長時間內(nèi)保持足夠的輸出通信衛(wèi)星所用電源有太陽能電池、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能電池并接，在非星蝕期間蓄電池充電，星蝕時，蓄電池供電保證衛(wèi)星繼續(xù)工作4.跟蹤、遙測與指令（TT&C）分系統(tǒng)主要包括遙測與指令兩大部分，此外還有應(yīng)用于衛(wèi)星跟蹤信標(biāo)的發(fā)射設(shè)備（1）遙測設(shè)備遙測設(shè)備是用各種傳感器和敏感元件等不斷測得有關(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，通過專用的發(fā)射機(jī)和天線，發(fā)給地面的TT8C站。TT8C站接收并檢測出衛(wèi)星發(fā)來的遙測信號，轉(zhuǎn)送給衛(wèi)星監(jiān)控中心進(jìn)行分析和處理，然后通過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。
（2）指令設(shè)備指令設(shè)備專門用來接收TT&C站發(fā)給衛(wèi)星的指令，進(jìn)行解調(diào)與譯碼后，一方面將其暫時儲存起來，另一方面又經(jīng)遙測設(shè)備發(fā)回地面進(jìn)行校對，TT&.C站在核對無誤后發(fā)出“指令執(zhí)行”信號，指令設(shè)備收到后，才將儲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)正確完成控制動作
5.控制分系統(tǒng)用來對衛(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)動裝置、加熱及散熱裝置各種開關(guān)等，在TT8C站的指令的控制下完成對衛(wèi)星的姿態(tài)、軌道位置、工作狀態(tài)主備用切換等各項調(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地面網(wǎng)絡(luò)連接到終端用戶設(shè)備。地球站般由天線系統(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)用中來自用戶的信號，通過適當(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，使它們適合于在衛(wèi)星線路上傳輸；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，通過天線系統(tǒng)發(fā)射出去。通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)下來的射頻信號，由地球站的天線系統(tǒng)接收下來，首先經(jīng)過其接收系統(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，再經(jīng)過基帶處理器通過接口轉(zhuǎn)移到地面網(wǎng)絡(luò)?？刂葡到y(tǒng)用來監(jiān)視、測量整個地球站的工作狀態(tài)，并迅速進(jìn)行自動轉(zhuǎn)換，及時構(gòu)成勤務(wù)聯(lián)絡(luò)等。
