卫星通信地球站

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中国卫星通信地球站

卫星通信地球站( satellite communications earth station ),卫星通信系统中设置在地球上(包括大气层中)的通信的终端站。用户通过卫星通信地球站接入卫星线路,进行相互间的通信。主要业务为电话、电报、传真、电传、电视和数据传输。60年代中期卫星通信开始进入实用阶段,主要使用地球静止卫星通信。卫星通信工作于微波频段,但卫星通信地球站与地面微波中继终端站不同,具有它自己的特点。由于通信卫星与地面的距离很远,无线电波在空间的传输损耗很大,为确保卫星通信系统所必要的传输容量和传输质量,地球站一般采用大口径天线、大功率发射机和高灵敏度低噪声的接收系统。

分类和组成

卫星通信地球站按使用方式分为固定站、可搬运站和移动站(包括船载站、车载站和机载站);按通信性能分为标准站和非标准站;在标准站中又分为A、B、C、D四种类型。A、B、D三种站的天线口径分别为29~32米、11米和4.5~5米,用于6吉赫(上行)和4吉赫(下行)通信频段的系统;C型站天线口径为16~20米,用于14吉赫(上行)和11吉赫(下行)通信频段的系统。

典型的卫星通信地球站的基本组成包括:天线系统、高功率发射系统、低噪声接收系统、信道终端系统、电源系统、监控系统。为实现用户间通信,还需要有地面接口系统、信息传输系统和信息交换中心。

工作原理和体制

各种信息由地面交换中心经过地面传输设备(微波接力、电缆载波或明线载波)传输到地球站,在信道终端进行基带处理、调制后变成中频信号,经上变频器变成微波发送频率,经合成后送到高功率放大器放大到所需功率,由波导传送到天线馈源,向卫星发射。收信时,地球站天线接收到卫星转发的微波信号,通过双工器和接收滤波器后,由宽带低噪声放大器放大,再经过功率分路器将信号分给各组下变频器,将微波信号变为中频信号。这一中频信号放大后在信道终端解调,取出基带信号,便可通过地面接口、传输设备和线路送到交换中心或其他用户。为使天线对准卫星,由跟踪接收机接收来自卫星方向的信标信号的状态,识别天线轴线偏离卫星方向的方位和俯仰误差信号,并转换成直流信号,送给伺服装置调整天线指向。

从信息源发送的信号可以是模拟信号或数字信号,地球站必须对信号进行基带处理,再进行射频调制。基带信号首先需要复用:模拟信号一般采用频分多路复用(FDM),数字信号一般采用时分多路复用(TDM),使多路基带信号变成单一的基带信号波形。由于通信容量、通信质量和兼容不同业务,有时需要将模拟信号变换为数字信号,即信源编码。为了提高抗干扰能力,又需要进行抗干扰编码或纠错编码,即信道编码。在卫星通信中,比较广泛采用的编码方式有脉码调制和增量调制方式。信道编码广泛采用卷积编码方式。对模拟信号采用调频体制(FM);对数字信号采用相移键控体制(PSK)。在调频体制中,宽带信号的低频端和高频端噪声功率大小不同,会造成解调器输出的信噪比不均匀,因此在对基带信号处理时必须采用预加重(发端)和去加重(收端)措施。

至20世纪80年代初,世界上已建立和运行的地球站有300多个,上、下行频段多使用6/4吉赫,正在推广使用14/11吉赫,并向更高频段(30/20吉赫)发展。地球站还向降低天线旁瓣方向努力,以更有效地利用地球静止卫星轨道。卫星通信地球站的通信业务种类也日趋多样。