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[图文]卫星转发器和天线       ★★★ 【字体:
卫星转发器和天线
作者:imefan    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2008-2-16    

 

  在构成同步通信卫星的各部分中,其他部分都属于通信卫星的伺服系统。通信部分和天线系统才是真正实现卫星通信的主体。3

一、卫星转发器

  卫星转发器作为空间中继站,具有很强的转发广播电视信号的能力。它是一部高灵敏度、宽频带和大(中)功率的收发信机,以最低附加噪声和失真来放大、变频及转发广播电视信号。转发器性能的好坏是决定卫星广播电视质量的关键。

  转发器有两种方式。最常用的是高频直接变换方式一次变频方式);还有一种是中频变换方式二次变频方式)。如下图所示: 

  一次变频方式是转发器将星上天线接收的上行信号6GHz (5925~6425MHz),(C波段)经环行器,收发分离器输出至低噪声放大器进行宽频放大后,送变频器直接变换成4GHz(3700~4200MHz)(C波段)的下行信号,最后经行波管放大器进行功率放大,由星上天线向地球转发。

  二次变频方式的转发器将星上天线接收的上行信号6GHz(C波段)低噪放大后,然后进行下变频,将上行信号变为中频信号,中频信号经放大后,再进行上变频(4GHz)经功放由星上天线向地球转发。

  一次变频比二次变频少一次变频,线路简单,但是由于工作频率高,对元器件要求高,但通信容量大,在现代大容量通信卫星和广播卫星中得到广泛应用。二次变频方式电路工作在中频,对元器件要求不高,易实现高增益放大,容易实现AGC(自动增益)控制,可以有效利用卫星功率。

  另外,还有一种叫做处理转发器,其除了进行频率变换信号转发外,还具有信号处理功能。上行信号经过放大、变频后,解调出基带信号(编者注:即电视信号),转发器对基带信号进行处理后,再进行上变频、功率放大后进行转发。由于上行信号在转发器上进行解调,尤其对于数字信号,进行数字信号再生,可以滤除上行链路的噪声,避免噪声叠加积累。

  卫星转发器的参数主要有EIRP、SFDG/T

  EIRP称为等效全向辐射功率,它代表卫星发射系统的发射能力,其值等于天线所发射的功率与该天线增益的乘积,它表明了定向天线在最大辐射方向实际所辐射的功率。它是全向辐射时在这个方向上所辐射的功率的G(天线的增益)倍。名称上“等效”也就是这个含义。它通常由卫星公司提供,在进行地面卫星接收计算链路时使用。
  有时候卫星公司还提供SFD饱和通量密度这个参数,即上行载波将转发器推到饱和时,在接收天线口面所达到的通量密度。换句话说,就是为使卫星转发器单载波饱和工作,在其接收天线的单位有效面积应输入的功率。
  G/T值为转发器的接收天线增益与接收系统噪声温度T的比值。G/T值又称卫星转发器接收系统的品质因数或优值,其决定了卫星接收系统的性能,卫星接收天线的增益越高,系统噪声越低,其接收系统性能质量越好。通常卫星收发共用一面天线,有的卫星使用收、发两面天线。
  (注:若卫星向地面幅射为多波束时,卫星便会有多面天线

  广播电视卫星通常工作于6/4GHz的C波段和14/12GHz的Ku波段,Ku波段的EIRP高,同等工作条件下可用较小的天线接收,但雨衰较严重。

二、卫星天线 

  通信卫星上设置有专门的姿态调整系统和消除旋转的系统使卫星天线能始终保持其指向对准地面的某一点,指向精度在0.3度以内。

  根据通信业务的需要,卫星天线有以下几种形式:

 1)全球波束天线:全球波束天线的波束设计成覆盖全球大多数地面的形状,运用于国际通信卫星进行全球的卫星转播和通信。

 2)半球波束天线:由于地球上一大部分是海洋,只有极少的用户,所以,利用半球波束天线,可以将卫星的辐射功率集中在大陆地区。

 3)区域波束天线:专门为某一国家或地区服务的通信卫星可以采用区域波束天线,覆盖特有的服务区。

  我国国内的通信卫星可以采用“赋形波束”天线,对天线的反射器和馈源进行特殊设计,使波束所覆盖的区域与我国的版图形状相吻合,充分利用宝贵的转发器功率资源,使全国各地地面站都可以收到较强的卫星广播信号。
  “赋形波束”天线和转发器功率确定后,全国地面的等效全向辐射功率分布图应被确定。
  波束中心所照射的区域等效全向辐射功率最大、最边远地区的等效全向辐射功率比中心略小。在建设卫星接收地面站的设计中,必须根据当地的等效全向辐射功率值进行设计计算。

 
文章录入:imefan    责任编辑:ImEfan 
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