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[资料] 业余卫星通信常识

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发表于 2017-2-27 11:04:49 | 显示全部楼层 |阅读模式

一、卫星通信系统

  卫星通信可以分为空间部分和地面部分。

  在两部分之间是传输信道。空间部分当然是卫星,而地面部分这是我们的电台。一般把卫星上的电台称为空间站,地面的电台称为地面站。

  卫星通信系统包含了卫星通信使用的频率和电波形式以及通信方式,还包括与此相适应的通信设备和卫星以及其使用方法。对我们来说,由于卫星的功能、性能和运行轨道决定了大部分的系统要点,所以地面站可主要考虑与卫星相关的发送、接受设备、天线以及附属设备。

  在地面站和空间站之间的通信信道包括有上行信道和下行信道。为了避免相互干扰,上行信道和下行信道一般使用不同的频段(在5600MHz波段有两个卫星使用的频段,在同一频段上可以进行上行、下行传输)。波段的组合有简便的称号,如下表所示:

                    方式              行线路              行线路

                      A                  144                    29

                      B                   435                   144

                      J                    144                   435

                      L                    1270                 435

                      S                    435                  2400

以JAS-1B为例,在J方式下,上行信道使用了145MHz频段,下行信道使用435 MHz频段。在业余无线电通信中,除了要考虑卫星转发器的制造条件,还要根据地面上信号混合情况决定频率的组合。来自卫星的电波一般强度较弱,而且可覆盖全球,为了更好地进行通信和使用,要在国际通用卫星中设定业余卫星的专用频段。

二、卫星通信信道

  进行卫星通信的条件之一,是要保持电台与卫星之间的电报具有一定强度。因此要对卫星信道有深入的理解。这对于发射机输入功率、天线增益、接受放大器以及电缆衰耗等电台设备的准备有很大作用。如无以上条件的设备,只凭差不多的感觉设置设备,不但不能很好好的通信,而且盲目的增加发射功率还会对周围的环境产生影响。

  Phase2和Phase3被称为Phase2的通信卫星,由于高度为1000km的较低轨道上运行,其周期大约为2小时,而Phase3在远地点到达景致轨道的长椭圆轨道上运行,运行一周需要将近半天的时间。

  当然其业务区域会有所增加,在远地点的运行比较容易有手动控制进行天线跟踪和多普勒补偿。这种方式由前苏联的通信卫星摩尔尼亚首先使用,所以该轨道也成为摩尔尼亚轨道。

三、卫星设备

  在地面站中包括以下主要设备:

  1、天线

  由于原则上上行信道与下行信道分别适用不同的频段,所以发射和接受要使用不同的天线,适用于直线和圆极化波的天线比较理想,有自动跟中功能的天线就更加方便。发送、接受天线的增益要根据使用频率和卫星的条件来确定。

  2、发送设备

  要具备必要的输出功率,并与所使用的电波形式相适应。

  3、接受设备

  应具备较强的抗干扰能力。在频率调谐上精度高得比较好用,也就是说步进10Hz的优于步进100Hz的。

  4、前置放大器

  杂司接受机与天线之间的电缆损耗不能忽略,或主接受机的噪音支书不十分小时,需要用前置放大器在低噪音条件下放大天线的输出信号,使信号强度和信噪比到达适当的值。

  5、功率放大器

  在电缆较长,功率损耗较大时,设置在天线附近向天线提供必要的功率。

  6、滤波器

  一般与发送、接受天线安装在同一场所。为防止大功率的发射机的高次谐波和寄生信号,

在适当的地方根据需要使用滤波器。

  7、频率控制装置

  用与自动补偿多普勒偏移。一般与轨道计算程序配合使用。

  8、数字通信设备

  用于分包通信,还需要使用与PSK信号对应的TNC和微机等设备。对于不适用与PSK的TNC则需要加用PSK调制解调器。

四、低轨道卫星通信系统组成

  一个低轨道卫星系统有以下几个部分组成:

  1、天线系统

  在卫星通信中,一般来讲,由于传输损耗较大,所以希望天线有较强的方向性,既需要有较大的信号增益。多数情况下,还安装有高增益的前置放大器,以提高信号的强度。

  实际上在HF段使用偶极子或八木天线,在VHF/UHF段几乎都是用8-10单元的八木天线,更高的频带使用20单元的八木天线或是抛物面天线。

  天线系统还要考虑极化方向的问题。卫星上的发射、接受天线大多使用直线极化或圆极化,如果发射、接受信号都使用圆极化,则应使其旋转方向一致。

  由于低轨道卫星的姿态变化较显著,与其发射、接受双方都使用圆极化,不如双方分别使用圆极化和线极化,以消除极化波重合的麻烦。当然,在使用线极化天线接受圆极化波,或者想法的情况下,增益将比正常时降低3dB。

  由于低轨道卫星运行周期较短,一般几个小时绕地球一周。所以,天线系统还应具备自动跟踪的功能。一般把发送、接受天线集中安装在可延水平轴和垂直轴旋转的云台上,根据室内机房提供的驱动信号和电力完成跟踪动作。

  2、收发信设备系统

  在卫星通信系统中,收发信机是爱好者与卫星联系的中介。它的性能直接影响通信的质量。一般有条件搞卫星通信的爱好者使用专用的卫星收发信机,能够异频双工工作。

  3、跟踪控制系统

  低轨道卫星的特点是运行的速度特别快,一般每两个小时绕地球一周。所以了,要与低轨道卫星通信,必须能精确的确定卫星的位置,这样才能有效地与卫星通信。

  计算卫星的轨道有专门的软件,可以从业余卫星组织(AMSAT)的网站上下载。算出卫星的仰角和方位角后,有计算机控制天线方控制器,使天线始终指向卫星,实现对卫星的跟踪。

  在一般情况下,由于天线的指向波速有一定的范围,也可用手动的放大来调节天线,同样实现跟踪功能。


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