无线通信-卫星 - 芒果文档

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📜 无线通信-卫星

📅 最后修改于: 2020-11-22 18:01:43 🧑 作者: Mango

卫星是围绕另一个物体旋转的物体。例如，地球是太阳的卫星，月亮是地球的卫星。

通信卫星是空间中的微波中继站，用于无线电信，无线电和电视信号。通信卫星处理来自一个地球站的数据，并将其转换为另一种形式，然后将其发送到第二个地球站。

卫星如何运作

地球上的两个电台希望通过无线电广播进行通信，但是距离太远，无法使用常规方式。这两个站可以使用中继站进行通信。一个地球站将信号发送到卫星。

上行频率是地面站与卫星通信的频率。卫星应答器转换信号并将其向下发送到第二个地球站，这称为“下行链路频率” 。第二个地球站也以相同的方式与第一个地球站通信。

卫星通信的优点如下-

卫星通信的缺点如下-

卫星通信的过程始于地球站。在这里，设备被设计为从环绕地球的轨道上的卫星发送和接收信号。地球站以高功率，高频(GHz范围)信号的形式向卫星发送信息。

卫星接收信号并将其重新发送回地球，卫星覆盖区域中的其他地球站会接收这些信号。卫星的足迹是从卫星接收有用强度信号的区域。

从地球站到卫星通过信道的传输系统称为上行链路。通过卫星从卫星到地球站的系统称为下行链路。

通常用于通信的卫星频段为C频段，Ku频段和Ka频段。 C波段和Ku波段是当今卫星常用的频谱。

重要的是要注意，频率与波长之间存在反比关系，即当频率增加时，波长减小，这有助于理解天线直径与传输频率之间的关系。需要更大的天线(卫星天线)来收集波长不断增加的信号。

卫星发射到太空时，需要放置在一定的轨道上，以提供其革命的特殊方式，以保持可及性并达到其目的，无论是科学，军事还是商业目的。分配给卫星的相对于地球的此类轨道称为“地球轨道” 。这些轨道上的卫星是地球轨道卫星。

地球轨道的重要种类是-

地球同步轨道卫星是一颗放置在地球上方22,300英里的高度的卫星。该轨道与侧面真实日期(即23小时56分钟)同步。该轨道可以具有倾斜度和偏心率。它可能不是圆形的。该轨道可以在地球的两极倾斜。但是，从地球上观察时，它似乎是静止的。

同一地球同步轨道，如果是圆形的并且在赤道平面内，则称为地球静止轨道。这些卫星位于地球赤道上方35900公里(与地球同步)，并且相对于地球方向(从西向东)不断旋转。这些卫星被认为是相对于地球静止的，因此其名称暗示了这一点。

静止地球轨道卫星用于天气预报，卫星电视，卫星广播和其他类型的全球通信。

土力工程处

上图显示了地球同步轨道和地球静止轨道之间的差异。旋转轴指示地球的运动。

这里要注意的要点是，每个地球静止轨道都是一个地球同步轨道。但是，每个地球同步轨道都不是地球同步轨道。

中地球轨道(MEO)卫星网络将在距地球表面约8000英里的距离内运行。从MEO卫星发送的信号传播的距离更短。这可以改善接收端的信号强度。这表明可以在接收端使用更小，更轻便的接收端子。

由于信号与卫星之间的传播距离较短，因此传输延迟较小。传输延迟可以定义为信号传播到卫星并返回到接收站所花费的时间。

对于实时通信，传输延迟越短，通信系统越好。例如，如果GEO卫星往返需要0.25秒，那么MEO卫星只需不到0.1秒即可完成相同的行程。 MEO在2 GHz以上的频率范围内运行。

LEO卫星主要分为三类，即小LEO，大LEO和Mega-LEO。 LEO将在距地球表面500至1000英里的距离内运行。

这个相对较短的距离将传输延迟减少到仅0.05秒。这进一步减少了对敏感且笨重的接收设备的需求。小LEO将在800 MHz(0.8 GHz)范围内运行。大型LEO的工作频率范围为2 GHz或更高，而Mega-LEO的工作范围为20-30 GHz。

与Mega-LEO相关的更高频率转化为更多的信息承载能力，并转化为实时，低延迟视频传输方案的能力。

实验性HALE平台基本上是携带通信设备的高效轻型飞机。这将起到非常低地球轨道的地球同步卫星的作用。

这些飞船将由电池和太阳能或高效涡轮发动机共同驱动。 HALE平台将在仅70,000英尺的高度上提供少于0.001秒的传输延迟，并为非常轻巧的手持接收设备提供更好的信号强度。

在这里可能会产生一个问题，在地球同步轨道上有200多颗卫星，我们如何防止它们相互撞撞或试图在太空中使用同一位置?为了回答这个问题，国际电信联盟( ITU )等国际监管机构和联邦通信委员会( FCC )等国家政府组织指定了通信卫星可以位于地球同步轨道上的位置。

这些位置以经度指定，并称为轨道缝隙。由于对轨道间隙的巨大需求，FCC和ITU已逐步将C波段和Ku波段卫星的所需间隔降低到仅2度。