這是微波與衛(wèi)星通信ppt，包括了微波與衛(wèi)星通信的基本概念與特點，微波通信系統(tǒng)的組成，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成，微波與衛(wèi)星通信的天線饋線系統(tǒng)等內(nèi)容，歡迎點擊下載。

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第1章 微波與衛(wèi)星通信概述 微波與衛(wèi)星通信的工作頻率都屬于微波頻率，所以它們既有共同的特點，又各自具有本身的特點，且組成單獨的通信系統(tǒng)。? 1.1 微波與衛(wèi)星通信的基本概念與特點 1.2 微波通信系統(tǒng)的組成 1.3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成 1.4 微波與衛(wèi)星通信的天線饋線系統(tǒng) 1.1 微波與衛(wèi)星通信的基本概念與特點 1.微波與衛(wèi)星通信 微波是指頻率為300MHz至300GHz的電磁波。 微波通信是指用微波頻率作載波攜帶信息，通過無線電波空間進行中繼（接力）通信的方式。 衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，在兩個或多個地球站之間進行的通信。 衛(wèi)星通信又是宇宙無線電通信形式之一，而宇宙通信是指以宇宙飛行體為對象的無線電通信，它有三種形式：? （1）宇宙站與地球站之間的通信； （2）宇宙站之間的通信；? （3）通過宇宙站轉(zhuǎn)發(fā)或反射而進行的地球站間的通信。? 2.微波通信的特點 用于傳輸頻分多路-調(diào)頻制（FDM-FM）基帶信號的系統(tǒng)叫作模擬制微波通信系統(tǒng)；用于傳輸數(shù)字基帶信號的系統(tǒng)叫作數(shù)字微波通信系統(tǒng)。 “微波、多路、接力”。? “微波”是指微波工作頻段寬，它包括了分米波、厘米波和毫米波三個頻段。 “多路”是指微波通信的通信容量大，即微波通信設(shè)備的通頻帶可以做得很寬。 “接力”是目前廣泛使用于視距微波的通信方式。 數(shù)字微波除了具有上面所說的微波通信的普遍特點外，還具有數(shù)字通信的特點：? （1）抗干擾性強、整個線路噪聲不累積； （2）保密性強，便于加密；? （3）器件便于固態(tài)化和集成化，設(shè)備體積小、耗電少；? （4）便于組成綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）。? 3.衛(wèi)星通信的特點 （1）靜止衛(wèi)星通信的優(yōu)點? ① 通信距離遠，且費用與通信距離無關(guān) ② 覆蓋面積大，可進行多址通信? ③ 通信頻帶寬，傳輸容量大? ④ 信號傳輸質(zhì)量高，通信線路穩(wěn)定可靠 ⑤ 建立通信電路靈活、機動性好? （2）靜止衛(wèi)星通信的缺點? ① 靜止衛(wèi)星的發(fā)射與控制技術(shù)比較復(fù)雜。 ② 地球的兩極地區(qū)為通信盲區(qū)，而且地球的高緯度地區(qū)通信效果不好。? ③ 存在星蝕和日凌中斷現(xiàn)象。? ④ 有較大的信號傳輸時延和回波干擾。? 1.2 微波通信系統(tǒng)的組成 1.2.1系統(tǒng)組成? 一條微波中繼信道是由終端站、中間站和再生中繼站、終點站及電波空間組成，如圖1-1（a）所示。? 終端站的任務(wù)是將復(fù)用設(shè)備送來的基帶信號或由電視臺送來的視頻及伴音信號，調(diào)制到微波頻率上并發(fā)射出去；或者反之，將收到的微波信號解調(diào)出基帶信號送往復(fù)用設(shè)備，或?qū)⒔庹{(diào)出的視頻信號及伴音信號送往電視臺。線路中間的中繼站的任務(wù)是完成微波信號的轉(zhuǎn)發(fā)和分路，所以中繼站又分為中間站（不能上、下話路）、分路站和樞紐站（能上、下話路），如圖1-1（b）所示。? 圖1-1 微波通信的信道構(gòu)成 1.2.2微波收發(fā)信設(shè)備的組成 1.發(fā)信設(shè)備的組成? 從目前使用的數(shù)字微波通信設(shè)備來看，分為直接調(diào)制式發(fā)信機（使用微波調(diào)相器）和變頻式發(fā)信機。中小容量的數(shù)字微波（480路以下）設(shè)備可用前一種方案。 下面以一種典型的變頻式發(fā)信機為例加以說明，如圖1-2所示。? 圖1-2 變頻式發(fā)信機方框圖 2.發(fā)信設(shè)備的主要性能指標? （1）工作頻段? 從無線電頻譜的劃分來看，我們把頻率為0.3～300GHz的射頻稱為微波頻率。 （2）輸出功率? 輸出功率是指發(fā)信機輸出端口處功率的大小。 （3）頻率穩(wěn)定度? 發(fā)信機的每個工作波道都有一個標稱的射頻中心工作頻率，用f0表示。 3.收信設(shè)備的組成? 數(shù)字微波的收信設(shè)備和解調(diào)設(shè)備組成了收信系統(tǒng)，這里所講的收信設(shè)備只包括射頻和中頻兩個部分。 圖1-3所示的是一個有空間分集接收的收信設(shè)備組成方框圖。 圖1-3 外差式收信機方框圖 4.收信設(shè)備的主要性能指標? （1）工作頻段? 收信機是與發(fā)信機配合工作的。 （2）收信本振的頻率穩(wěn)定度? 接收的微波射頻的頻率穩(wěn)定度是由發(fā)信機決定的。 （3）噪聲系數(shù)? 數(shù)字微波收信機的噪聲系數(shù)一般為2.5～7dB，比模擬微波收信機的噪聲系數(shù)小5dB左右。 （4）通頻帶? 收信機接收的已調(diào)波是一個頻帶信號，即已調(diào)波頻譜（的主要成分）要占有一定的帶寬。 （5）選擇性? 對某個波道的收信機而言，要求它只接收本波道的信號，對鄰近波道干擾、鏡像頻率干擾及本波道的收、發(fā)干擾等要有足夠的抑制能力，這就是收信機的選擇性。? （6）收信機的最大增益? 天線收到的微波信號經(jīng)饋線和分路系統(tǒng)到達收信機。由于受衰落的影響，收信機的輸入電平在隨時變動。 （7）自動增益控制范圍? 以自由空間傳播條件下的收信電平為基準，當收信電平高于基準電平時，稱為上衰落；低于基準電平時，稱為下衰落。 1.3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成 1.3.1 系統(tǒng)組成? 1.靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)? 衛(wèi)星通信的工作頻段與微波通信相同。圖1-4所示的是衛(wèi)星通信的示意圖。 圖1-4 衛(wèi)星通信示意圖 靜止衛(wèi)星是指衛(wèi)星的運行軌道在赤道平面內(nèi)。軌道離地面高度約為35800km（為簡單起見，經(jīng)常稱36000km）。 圖1-5所示為靜止衛(wèi)星配置的幾何關(guān)系示意圖。? 圖1-5 靜止衛(wèi)星的配置 目前國際衛(wèi)星通信組織負責建立的國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)（INTELSAT），簡稱IS，就是利用靜止衛(wèi)星來實現(xiàn)全球通信的。三顆同步衛(wèi)星分別位于太平洋、印度洋和大西洋上空，它們構(gòu)成的全球通信網(wǎng)承擔著大約80%的國際通信業(yè)務(wù)和全部國際電視轉(zhuǎn)播業(yè)務(wù)，如圖1-6所示?。? 圖1-6 衛(wèi)星通信示意圖 2.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成? （1）衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成? 通常衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由地球站、通信衛(wèi)星、跟蹤遙測及指令系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)4大部分組成的，如圖1-7所示。? 圖1-7 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成 （2）衛(wèi)星通信線路的組成? 兩個地球站通過通信衛(wèi)星進行通信的衛(wèi)星通信線路的組成如圖1-8所示，是由發(fā)端地球站，上、下行無線傳輸路徑和收端地球站組成的。? 圖1-8 衛(wèi)星通信線路的組成 1.3.2 地球站的組成及其工作原理 1.對地球站的技術(shù)要求? 一般來說，對地球站應(yīng)有以下幾方面的要求。 ① 發(fā)送的信號應(yīng)是寬頻帶、穩(wěn)定、大功率的信號，能接收由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)來的微弱信號。 ② 可以傳輸多路電話、電報、傳真，以及高速數(shù)據(jù)、電視等多種業(yè)務(wù)的信號。? ③ 性能穩(wěn)定、可靠，維護、使用方便。? ④ 建設(shè)成本和維護費用不應(yīng)太高。? （1）地球站的性能指標——品質(zhì)因數(shù)（G/T）? ? G/T是地球站接收天線的增益G與地球站接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度T的比值，它表征了地球站對微弱信號的接收能力，稱為地球站的品質(zhì)因數(shù)。 （2）有效輻射功率及其穩(wěn)定度? 為了保證所傳送信號的質(zhì)量，要求地球站的發(fā)射機能夠發(fā)射較大的功率，一般為幾百瓦～十幾千瓦，而且要求所發(fā)射的射頻信號功率非常穩(wěn)定。 （3）射頻頻率的穩(wěn)定度? 地球站所發(fā)射的射頻信號的頻率必須很精確，如果有較大漂移，不但要影響衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶的有效利用，還會在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中產(chǎn)生交調(diào)噪聲。 （4）射頻能量的擴散? 為減小交調(diào)干擾，必須對地球站在負載輕（即通話數(shù)少）的時候所發(fā)射的射頻頻譜能量密度加以限制。 （5）干擾波輻射的限制? 為防止干擾波對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和其他微波通信系統(tǒng)形成干擾，規(guī)定地球站因多載波引起的交調(diào)干擾及帶外總的有效全向幅射功率應(yīng)小于限定值。? 2.地球站的組成? 如圖1-9所示的為國際衛(wèi)星通信頻分多址方式A型標準地球站的組成方框圖，主要由天線分系統(tǒng)、發(fā)射機分系統(tǒng)、接收機分系統(tǒng)、通信控制分系統(tǒng)、信道終端設(shè)備分系統(tǒng)和電源分系統(tǒng)6個分系統(tǒng)組成。? 圖1-9 地球站的總體方框圖 電視信號包括圖像信號和伴音信號。圖像信號經(jīng)過電視通道的視頻處理單元和調(diào)制器，成為70MHz的中頻調(diào)頻波，再經(jīng)過中頻放大、上變頻以及功率放大，然后送往天線。? 伴音信號有時要利用多路電話的通道進行傳送。 接收信號時，過程與上述相反。并且在接收分離裝置中把電視圖像信號與多路電話信號分開，分別經(jīng)不同的通道解調(diào)后送往終端設(shè)備。? 3.發(fā)射機分系統(tǒng)? （1）組成和要求? 由于發(fā)射衛(wèi)星條件的限制，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器天線的口徑和增益不能太大。 發(fā)射機分系統(tǒng)的組成如圖1-10所示，由上變頻器、自動功率控制電路、發(fā)射波合成裝置、激勵器和大功率放大器等組成。? 圖1-10 發(fā)射機分系統(tǒng)的組成 對地球站發(fā)射機分系統(tǒng)的主要要求有以下幾點。 ① 發(fā)射的功率大。? ② 頻帶寬，從而保證通信容量以及發(fā)射多個載波所需的帶寬。? ③ 射頻的頻率穩(wěn)定度高。 ④ 放大器的線性好。 ⑤ 增益穩(wěn)定，對發(fā)射地球站的有效全向輻射功率要求保持在額定值的±0.5dB以內(nèi)，以保證接收地球站的性能指標。? （2）功率放大器? 發(fā)射機分系統(tǒng)中的功率放大器由行波管功率放大器或速調(diào)管功率放大器組成。 （3）上變頻器和本機振蕩器? 發(fā)射機分系統(tǒng)中的上變頻器一般都采用參量變頻器，它的主要特點是噪聲小而且有一定的增益。 無論是上變頻器或接收機分系統(tǒng)中用的下變頻器，都要有本機振蕩器。晶振倍頻鎖相振蕩源的組成如圖1-11所示。? 圖1-11 晶振倍頻鎖相振蕩源 4.接收機分系統(tǒng)? （1）組成與要求? 由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射功率較小，只有幾瓦至幾十瓦，而且天線的增益也不高，經(jīng)200dB左右的下行線路損耗之后，到達地球站的信號極微弱。 對接收機分系統(tǒng)的主要要求：? ① 噪聲溫度低，接收機分系統(tǒng)的噪聲溫度很低，一般只有幾十開爾文（K）。 ② 工作頻帶寬，一般要求具有500MHz的帶寬。? ③ 增益穩(wěn)定。? （2）低噪聲放大器? 在微波頻段使用的低噪聲放大器主要是低噪聲晶體管放大器、場效應(yīng)管放大器和參量放大器等。 （3）下變頻器? 經(jīng)低噪聲放大器放大的微波信號，要送到下變頻器變換成中頻，再經(jīng)過中頻放大后送到解調(diào)器。? 5.信道終端設(shè)備分系統(tǒng)? 信道終端設(shè)備分系統(tǒng)可以分為上行和下行兩個部分。? （1）上行部分? ① 預(yù)加重? 當解調(diào)器對多路電話信號的調(diào)頻波解調(diào)時，噪聲也進入解調(diào)器，使解調(diào)后輸出的話路信噪比降低。但解調(diào)器輸出的噪聲功率譜密度n0為拋物線分布，如圖1-12所示。 圖1-12 解調(diào)器輸出的噪聲功率譜上變頻。 為解決這個問題，需在發(fā)端調(diào)制器之前接一個預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)，將高端信號幅度提高，而使低端信號幅度適當降低。由于信道噪聲功率譜的分布不受預(yù)加重電路的影響，因而使頻帶內(nèi)各處的信噪比變得均勻了。在接收信號時再進行相反處理，即去加重以恢復(fù)原來的信號。? ② 加權(quán)? 由于人們聽覺的頻率特性是不平坦的，一般對1000Hz左右的噪聲感覺最靈敏，對3000～4000Hz以上或200～300Hz以下的噪聲感覺遲鈍，即實際感受的噪聲較小。因此在測量話路的噪聲時，為考慮受話人實際感受的噪聲狀況，需要接入加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，用來表示人們的主觀評定，成為如圖1-13所示的形狀。 圖1-13 加權(quán)電路特性 ③ 能量擴散信號的處理? 由于發(fā)端行波管或速調(diào)管放大器在多載波工作時，會因管子所具有的非線性特性而產(chǎn)生交調(diào)干擾噪聲。由實驗得知，外加的信號用20～150Hz的三角波較為合適，如圖1-14所示。 ④ 導(dǎo)頻信號? 在衛(wèi)星通信線路信號傳輸?shù)倪^程中，有時因某種原因會發(fā)生所傳送的信號太小甚至中斷的現(xiàn)象。 圖1-14 能量擴散信號波形 (2)下行部分? 信道終端設(shè)備下行部分的任務(wù)是把從低噪聲接收機送來的70MHz信號，經(jīng)過中放、解調(diào)和基帶處理后，輸出基帶信號，然后再送到終端接口設(shè)備，把基帶信號進行分解。? 6.通信控制分系統(tǒng)? 地球站相當復(fù)雜和龐大，為了保證各部分正常工作，必須在站內(nèi)集中監(jiān)視、控制和測試。 7.電源分系統(tǒng)? 地球站電源分系統(tǒng)要供應(yīng)站內(nèi)全部設(shè)備所需用的電能，它關(guān)系到通信的質(zhì)量及設(shè)備的可靠性。 當利用公用交流市電來對地球站供電時，通過電力傳輸線路，必然會同時引進許多雜波干擾，而且公用交流市電也會出現(xiàn)波動。 1.3.3 靜止衛(wèi)星的運行軌道與觀察參數(shù) 1.靜止衛(wèi)星的發(fā)射? 要使衛(wèi)星進入運行軌道，必須依靠運載火箭。要想使衛(wèi)星繞地球運轉(zhuǎn)，還必須使衛(wèi)星的初始速度大于8km/s。但單級火箭的速度只能達到2.5km/s，因此，發(fā)射靜止衛(wèi)星必須采用帶有捆綁技術(shù)的三級火箭。捆綁技術(shù)就是把幾支小火箭捆在大火箭的第一級上，用以提高發(fā)射的飛行速度，衛(wèi)星裝在第三級火箭的前端，如圖1-15所示。? 圖1-15 發(fā)射衛(wèi)星的三級火箭示意圖 2.發(fā)射過程? 一顆自旋穩(wěn)定的靜止衛(wèi)星的發(fā)射過程如圖1-16所示，全部過程大體可分為如下幾個階段。? （1）進入初始軌道? 開始發(fā)射后，依次點燃三級火箭的一、二級火箭，把衛(wèi)星送到初始軌道。 （2）進入轉(zhuǎn)移軌道? 衛(wèi)星在初始軌道上只飛行一小段，當衛(wèi)星快要到達初始軌道與赤道平面的交點時，要點燃第三級火箭，以使衛(wèi)星脫離初始軌道而進入轉(zhuǎn)移軌道。 （3）進入漂移軌道? 衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上運行了幾圈，完成了上述各項準備工作后，當再次到達遠地點時，就要啟動遠地點發(fā)動機，使衛(wèi)星進入漂移軌道，如圖1-17所示。 （4）進入靜止軌道? 衛(wèi)星在漂移軌道上運行時，離靜止衛(wèi)星定點位置是很近的。 3.通信衛(wèi)星的姿態(tài)控制? 衛(wèi)星上裝有通信用的定向天線，要求定向天線的波束應(yīng)指向地球中心或某覆蓋區(qū)的中心。 （1）角度慣性控制? 角度慣性控制也叫自旋穩(wěn)定法，是早期靜止衛(wèi)星常用的姿態(tài)控制方法。 采用自旋穩(wěn)定法的衛(wèi)星，如IS-Ⅲ，IS-Ⅳ等，衛(wèi)星的天線要安裝在一個平臺上。 （2）三軸穩(wěn)定法? 三軸穩(wěn)定法是指衛(wèi)星的姿態(tài)是由穩(wěn)定穿過衛(wèi)星重心的三個軸來保證的。這三個軸分別在衛(wèi)星軌道的切線、法線和軌道平面的垂線等三個方向上，分別對應(yīng)叫做滾動軸、俯仰軸和偏航軸，如圖1-18所示。? 三軸可以采用噴氣、慣性飛輪或電機等來直接分別控制每個軸保持穩(wěn)定。 4.靜止衛(wèi)星的觀察參數(shù)? 在地球站的調(diào)測、開通和使用過程中，都要知道地球站天線工作時的方位角Φa和仰角Φe。此外，為了計算自由空間的傳播損耗，還必須知道地球站與衛(wèi)星之間的距離——站星距。? 圖1-19示出了靜止衛(wèi)星S與地球站A的幾何關(guān)系。 圖1-19 靜止衛(wèi)星觀察參數(shù)圖解 【例1-1】“亞太一號”衛(wèi)星的星下點s′的經(jīng)度為φ2=138.00E(東經(jīng))，北京地球站的參數(shù)為? φ1=116.45E，?θ1=39.92°，求北京地球站的仰角、方位角和站星距。? 解 由已知條件得知：θ1=39.92°，經(jīng)度差φ=φ2－φ1=138.00－116.45=21.55°? 代入公式得仰角? 5.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類? （1）按衛(wèi)星的覆蓋范圍分，有國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)、國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)和區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng)。 （2）按用戶的性質(zhì)分，有公用衛(wèi)星通信系統(tǒng)、專用衛(wèi)星通信系統(tǒng)和軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)。? （3）按衛(wèi)星的制式分，有靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)和非靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)（衛(wèi)星繞地球運轉(zhuǎn)一周不等于24小時）。 1.3.4 通信衛(wèi)星的組成及其工作原理 圖1-20示出了通信衛(wèi)星各系統(tǒng)的組成方框圖。由通信分系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)、遙測與指令分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)和溫控分系統(tǒng)5個部分組成。? 1.通信分系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)器? 通信分系統(tǒng)分為轉(zhuǎn)發(fā)器和衛(wèi)星天線兩大部分。 （1）單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器? 單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器是目前用得較多的轉(zhuǎn)發(fā)器，如圖1-21（a）所示。 （2）雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器? 雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器如圖1-21（b）所示。 （3）處理轉(zhuǎn)發(fā)器? 處理轉(zhuǎn)發(fā)器除了轉(zhuǎn)發(fā)信號外，主要還具有處理信號的功能。它的組成方框圖如圖1-21（c）所示。 衛(wèi)星上的信號處理大體包括三種類型：一種是對數(shù)字信號進行判決和再生，使噪聲不積累；另一種是在多個衛(wèi)星天線波束之間進行信號交換與處理；第三種是對信號進行更復(fù)雜的變換、交換和處理。? 2.控制分系統(tǒng)? 控制分系統(tǒng)由各種可控的調(diào)整裝置，如各種噴氣推進器、各種驅(qū)動裝置和各種轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。 3.遙測指令分系統(tǒng)? 地球上的控制站經(jīng)常不斷地需要了解衛(wèi)星內(nèi)部設(shè)備的工作情況，有時要通過遙測指令信號控制衛(wèi)星上設(shè)備產(chǎn)生一定的動作。 （1）遙測部分? 遙測部分用來了解衛(wèi)星上各種設(shè)備的情況，例如表示某些部件的電流、電壓和溫度等信號，傳感器的信息，指令證實信號以及反映控制用氣體壓力的信號等。 （2）遙控指令部分? 對衛(wèi)星進行位置和姿態(tài)控制的各噴射推進器的點火與否，行波管高壓電源的開、關(guān)，己發(fā)生故障的部件與備用部件的轉(zhuǎn)換以及其他需要由地面對衛(wèi)星某些設(shè)備的控制等，上述這些動作都要由遙控指令部分來進行。 4.電源分系統(tǒng)? 衛(wèi)星上的電源除要求體積小、重量輕、效率高和可靠性之外，還要求電源能在長時間內(nèi)保持足夠的輸出。? （1）太陽能電池? 太陽能電池由光電器件組成，其中最常用的是硅太陽能電池。 （2）化學(xué)電池? 為了使通信衛(wèi)星在星蝕期間也能工作，一般常用可以充、放電的化學(xué)電池作為二次電池與太陽能電池并用。 5.溫控分系統(tǒng)? 在通信衛(wèi)星里，會因為行波管功率放大器和電源系統(tǒng)等部分產(chǎn)生熱而升溫。 1.4 微波與衛(wèi)星通信的天線饋線系統(tǒng) 1.4.1微波通信的天線饋線系統(tǒng) 1.天線饋線系統(tǒng)的型式 微波通信系統(tǒng)中的饋線有同軸電纜型和波導(dǎo)型兩種型式。 圖1-22所示的是同軸電纜型天、饋線系統(tǒng)。 圖1-23所示的是圓波導(dǎo)型天、饋線系統(tǒng)。 2.對微波天線的技術(shù)要求? 常用微波天線的基本形式有：喇叭天線、拋物面天線、喇叭拋物面天線及潛望鏡天線等。? 微波天線的主要技術(shù)指標有如下幾個方面。? （1）天線增益? 微波通信中使用的面式天線，其增益可用下式表示：? 式中，A為天線的口面面積，? ? λ為波長，? ? ηA為口面利用系數(shù)。? (2)對主瓣寬度的要求? 在視距微波通信線路中，天線增益過高將使主瓣張角過小。 （3）天線與饋線應(yīng)匹配良好? 在整個工作頻段內(nèi)，要求天線與饋線應(yīng)匹配連接，否則將造成反射，進而造成線路噪聲。 （4）交叉極化去耦? 在采用雙極化的微波天線中，由于天線本身結(jié)構(gòu)的不均勻性及不對稱，不同極化波（即垂直極化波和水平極化波）可在天線中互相耦合，互為干擾，分別成為與之正交的主極化波的寄生波。 （5）天線防衛(wèi)度? 天線防衛(wèi)度是指天線在最大輻射方向上對從其他方向來的干擾電波的衰耗能力。在微波線路中，由于采用二頻制，因此在同一微波站中，兩個方向的接收機工作在同一頻率，如圖1-24所示。 3.卡塞格林天線? 卡塞格林天線是一種具有雙反射器的拋物面天線，其外形簡圖如圖1-25所示。圖1-25（a）所示為一般式，較常見。近年來出現(xiàn)了不少加圓柱屏蔽罩式的拋物面天線，見圖1-25（b），它可以降低向后方輻射的功率（降低后瓣）。又因為它可以減小初級輻射器（激勵器）的直接輻射，所以對減弱旁瓣也有好處。? 圖1-26所示的是說明這種天線工作原理的簡圖。? 圖1-26卡塞格林天線工作原理簡圖 卡塞格林天線是由初級喇叭輻射器、雙曲面副反射器和拋物面主反射面三部分組成。? 1.4.2通信衛(wèi)星的天線系統(tǒng) 衛(wèi)星天線有兩種類型。一種是用于遙控、遙測和信標信號的全向天線，接收地面的指令及向地面發(fā)送遙測數(shù)據(jù)。這種天線常用鞭狀、螺旋形、繞桿式或套筒偶極子天線，屬于高頻或甚高頻天線。另一種是用于通信的微波定向天線，根據(jù)波束寬度不同，分為三類。? （1）全球波束天線：波束寬度約為17°～18°。? （2）點波束天線：其波束比全球波束窄得多，故增益較高，但其輻射的區(qū)域比全球波束小得多。? （3）區(qū)域波束天線： 如果地面要求覆蓋的區(qū)域形狀不規(guī)則，就要用區(qū)域波束天線，也稱賦形波束天線。 其覆蓋區(qū)域可通過修改天線反射器的形狀或使用多個饋源從不同方向照射天線反射器，由反射器產(chǎn)生多個波束的組合來實現(xiàn)。如圖1-27及圖1-28所示。? 圖1-27 衛(wèi)星天線系統(tǒng)示意圖 1.4.3地球站的天線饋線系統(tǒng) 1.概述? 地球站的天線是衛(wèi)星通信中最具特色的設(shè)備，是一個龐大的系統(tǒng)。當衛(wèi)星通信用C頻段和Ku頻段時，根據(jù)地球站天線的口徑大小可劃分為大、中、小三種站型。 2. 地球站天線饋線系統(tǒng)的組成 圖1-29所示的為地球站的天線饋線系統(tǒng)方框圖。它與視距微波通信天饋線系統(tǒng)相比，顯然多了一套天線跟蹤衛(wèi)星的系統(tǒng)，即地球站天線的軸要始終對準衛(wèi)星方向。 3.與天線饋源連接的低噪聲放大器 地球站的收信系統(tǒng)在接收信號的同時，也會有各種線路噪聲被接收。 1.5 微波與衛(wèi)星通信的頻率配置 1.5.1微波通信的射頻頻率配置 1.頻率配置的基本原則? 不論是模擬微波還是數(shù)字微波，其頻率配置都應(yīng)符合下面的基本原則。? （1）在一個中間站，一個單向波道的收信和發(fā)信必須使用不同頻率，而且有足夠大的間隔，以避免發(fā)送信號被本站的收信機收到，使正常的接收信號受到干擾。? （2）多波道同時工作時，相鄰波道頻率之間必須有足夠的間隔，以免互相發(fā)生干擾。? （3）整個頻譜安排必須緊湊，使給定的頻段能得到經(jīng)濟的利用。? （4）因微波天線和天線塔建設(shè)費用很高，多波道系統(tǒng)要設(shè)法共用天線。所以選用的頻率配置方案應(yīng)有利于天線共用，達到天線建設(shè)費用低，又能滿足技術(shù)指標的目的。? （5）對于外差式收信機，不應(yīng)產(chǎn)生鏡像干擾，即不允許某一波道的發(fā)信頻率等于其他波道收信機的鏡像頻率。? 2.數(shù)字微波頻率配置方案舉例 對于數(shù)字微波通信系統(tǒng)的頻率配置，CCIR正在逐步提出相應(yīng)的建議書。 1.5.2衛(wèi)星通信頻段的選取? 1.考慮的主要因素? 選取工作頻段時，考慮的主要因素有：? （1）天線系統(tǒng)接收的外界干擾噪聲要��； （2）電波傳播損耗要小；? （3）適用于該頻段的設(shè)備重量要輕，且體積��；? （4）可用頻帶寬，以便滿足傳輸信息的要求； （5）與其他地面無線系統(tǒng)（雷達系統(tǒng)、地面微波中繼通信系統(tǒng)等）之間的相互干擾要盡量�。�? （6）盡可能地利用現(xiàn)有的通信技術(shù)和設(shè)備。 2.衛(wèi)星通信的無線電窗口 目前大多數(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)選擇了如下頻段：? （1）UHF（超高頻）頻段——400/200MHz；? （2）微波L頻段——1.6/1.5GHz;? （3）微波C頻段——6.0/4.0GHz;? （4）微波X頻段——8.0/7.0GHz;? （5）微波Ku頻段——14.0/12.0GHz和14.0/11.0GHz;? （6）微波Ka頻段——30/20GHz。? 隨著通信業(yè)務(wù)的迅速增長，人們正在探索應(yīng)用更高頻段的可能性。1971年的世界無線電行政會議已確定將宇宙通信的頻段擴展到275GHz。?l6H紅軟基地

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