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1、清华大学电子工程系 二零零二年十月 卫星通信 曹志刚 卫星通信 曹志刚 卫星通信卫星通信 一卫星通信概述 二卫星通信发展趋势 一 、概述一 、概述 卫星通信的特点卫星通信的特点 覆盖区大,通信距离远,三颗同步卫星可覆盖全球 频带宽,容量大 机动性好,不受地理条件限制 通信可靠性高,质量好,稳定 费用与距离无关 有多址能力,组网灵活 可实现区域及全球个人移动通信 卫星通信在中国的特殊地位卫星通信在中国的特殊地位 地域辽阔 960万平方公里 东西南北跨度均超过5000公里 地形复杂,山区占31%,高原26% 丘陵10%,平原仅占31% 人口众多 13亿人口 8亿农村人口 1/5行政村尚无电话 经济
2、增长迅速 西部和农村经济发展尤为重要 卫星通信发展简史卫星通信发展简史 1000AD中国发明火箭 1945Auther C Clarke 提出三颗同步卫星覆盖全球 1957前苏联发射世界上第一颗卫星 SPUTNIK 1963美国发射世界上第一颗同步卫星 SYNCOM 1964INTELSAT建立 1965第一颗商用同步卫星 INTELSAT-1 1979INMARSAT建立 1970中国发射第一颗卫星 DFH-1 此后,全球发射了数千颗卫星,至今中国共发射约60颗卫星 世界卫星通信发展世界卫星通信发展 截止1999年底 全球有300颗同步通信卫星提供60洲际通信和 100国际电视转播 全球在轨
3、转发器4467个 正在建造的转发器1793个 1997年世界卫星市场售业额512亿美元 2007年预计达1900亿美元 未来十年全球将发射1600颗卫星 20002010年将发射362颗同步通信卫星 通信卫星的分类通信卫星的分类 按轨道 赤道轨道极轨道倾斜轨道 同步卫星移动卫星 GEO MEO LEO 按通信范围 国际通信卫星区域性通信卫星 国内通信卫星 按用途 综合业务通信卫星军事通信卫星 海事通信卫星电视直播卫星 气象卫星等 按转发能力 无星上处理能力 有星上处理能力 按频段 卫星通信使用频段卫星通信使用频段 0.1-0.3GHzVHF移动,导航业务 0.3-1.0UHF移动,导航业务 1
4、.0-2.0L移动业务 2.0-4.0S移动业务 4.0-8.0(4/6)C固定业务 8.0-12.0X 12.0-18.0(12/14)Ku固定,DSS业务 18.0-24.0K 24.0-30.0Ka 33.0-50.0 Q 50.0-75.0 V 按重量 大型卫星Large1000kg1亿美元 小卫星Small500-1000kg0.5-1亿美元 微小卫星 Mini100-500kg500-2000万美元 微卫星Micro10-100kg200-300万美元 纳卫星Nano 10kg100万美元 皮卫星Pico 100W TWTA35W50W72W85W135W 多波束 全球半球区域点波
5、束 智能化,提高星上处理能力 微波交换SS/TDMA 宽带处理及交换调制,解调,再生,复接/分接 波束可调,赋形可变 实时软件控制 具有VSAT主站功能 延长寿命 改进电池采用离子推进技术 向更高频段发展Ka 历代INTELSAT卫星发展一览表 卫星型号 IIIIIIIVIVAVVAVIVIIVIIA 首颗发射 年 份 1965196719681971197519801985198919941996 主承包商 HUGHESHUGHESTRWHUGHESHUGHESFORDFORDHUGHESSS/LSS/L 设计寿命 /年 1.5357777131515 带宽 /MHz 50130300500
6、80021442250330026003000 卫星功率 (1) /W 401621344808012711270225239705326 卫星质量 /kg 68862931414151519282013460033003643 话音线路 240240150040006000120001500012000090000 电视节目 222233 转发器数 21212203832483640 频段 CCCCCC/KuC/KuC/KuC/KuC/Ku (1) 所有的功率均为寿命末期功率. INTELSAT通信卫星通信卫星 1965年发射第一颗商用卫星,共发射近50颗卫星 目前在轨工作卫星约30颗,10
7、颗覆盖亚洲地区 V/VA 13颗21C+6Ku转发器 5+2波束 VI538C+10Ku8+2 K1 VII526C+10Ku10+4 VIIA226C+14Ku10+6 VIII3 38C+6Ku VIIIA128C+3Ku IX444C+12Ku2001年起用 EIRP (dBw) V-AVIVIIVIII VIIIA IX C 2931333637.5 40 Ku 4447484748 49 波束覆盖中国的区域卫星波束覆盖中国的区域卫星 亚洲一号 122E24C转发器寿命12年 亚洲二号 100.5E24C+ 9Ku15年 亚洲三号 105.5E 28C+16Ku 15年 亚洲四号 12
8、2E 28C+20Ku 15年 ( 2002年发 ) 亚太一号 138E 24C10年 亚太一号A134E24C 10年 亚太-IIR 76.5E28C+16Ku15年 中卫一号87.5E18C+20Ku15年 鑫诺一号 110.5E24C+14Ku 15年 鑫诺一号B 85E 6Ku 12年（2002年发?） 中星八号 115.5E36C+16Ku大于15年 (待发) INTERSAT 602,604,701,702,703,704,802,804 GE-1A 108E 我国自制卫星的发展情况我国自制卫星的发展情况 1970年4月24日 东方红一号 1975年11月26日 返回式遥感卫星 1
9、984年4月8日 试验通信卫星 125o 1986年2月1日东方红二号甲 103o 1988年3月7日东方红二号甲 87.5o 1988年12月22日 实用通信卫星 110.5o 1990年2月4日实用通信卫星 98o 1997年5月12日东方红三号甲 125o 东方红一号东方红一号 主要参数： 卫星重量：173公斤 卫星外形：直径1米的球形72面体 近地点：439公里 远地点：2384公里 用途：广播“东方红”乐曲 1970年4月24日发射的第一颗人造地球卫星。 星上的仪器舱装有电源、测轨用的雷达应答机、雷达信标机、 遥测装置、电子乐音发生器和发射机、科学试验仪器等。卫星 的主要任务是向太空
10、播放“东方红”乐曲，同时进行卫星技术试验 ，探测电离层和大气密度。 星上采用银锌蓄电池作电源，电池寿命有限，卫星运行20天后， 电池耗尽，“东方红”乐曲停止播放，卫星结束了它的工作寿命。 东方红二号甲东方红二号甲 主要参数 在轨重量： 441公斤 卫星外形：直径21米，高368 米的园柱体 转发器数：4个C波段转发器 EIRP值：36dBw 定点位置：103 E，87.5 E， 110.5 E，98 E 寿 命：4年半 用 途：用于国内通信、广播和电视 传输 东方红三号东方红三号 主要参数 卫星外形：2.2 X 2.2 X 1.72米 双翼六面体，双翼展开后总长度 18.096米。 卫星重量：
11、 1202公斤(静止轨道 寿命初期） 转发器数： 24个C波段转发器 姿态控制：三轴稳定 定点位置： 125 E 设计寿命：8年 1997年5月12日成功发射,交付给 中国通信广播卫星运营公司,命名 为“中星六号” 鑫诺一号鑫诺一号 法国宇航公司SAPACEBUS3000平台,总功率5130W 星上共38个转发器,其中C频段24个, 有882MHz带宽; Ku频段14个, 有756MHz带宽. 设计寿命大于15年 EIRP:C频段 36 dBW Ku频段最高52dBW 鑫诺一号卫星转发器频谱鑫诺一号卫星转发器频谱 村村通 远程 教育 村村通 远程 教育 鑫诺卫星鑫诺卫星 Ku band EIR
12、P 中星八号中星八号 美国劳拉公司FS-1300平台,总功率10000W 星上共52个转发器,其中C频段36个,占用800MHz带宽; Ku频段16个,占用750MHz带宽.设计寿命大于15年 星上采用了C-Ku互联技术(两对72MHz转发器) EIRP:C频段 40dBW Ku频段最高54dBW 国际空间站国际空间站 总质量423吨、长108米、宽88米，密封舱容积达1202立方米 运行高度397KM，倾角51.6度 工作寿命15年 空间站由多个模块组合而成 第一舱“曙光”号功能货舱和服务舱已于发射成功 建造分三个阶段 1994-1998试验航天飞机与俄“和平”号空间站对接 1998-200
13、0初期装配阶段，建立空间站核心部分，第一批 宇航员登上空间站 2000-2004最后装配阶段 我国参与了其中“阿尔法”磁谱仪的研制 主要用于微重力科学、空间材料加工、对天地观测等活动 卫星通信的发展趋势卫星通信的发展趋势 同步通信卫星向大容量,多波束,智能化发展 低轨卫星群与蜂窝技术相结合,实现全球个人通信 小型卫星通信地面站(VSAT)广泛应用 电视直播(DVB)和数字声广播(DAB)步入家庭和个人用户 多媒体通信和因特网接入 微小卫星和纳卫星 卫星移动通信卫星移动通信 1采用同步卫星实现移动通信 海事卫星-全球覆盖 19901992年 4 颗第2代卫星 19961998年 5颗第三代卫星
14、计划2004年发射第4代卫星，容量提高100倍，可通432kbps数据 现在30个国家有40个地面站，近30万INMARSAT终端，用于海陆 空，其中10万MiniM终端。 终端种类有：A、B、C、M、MiniM、Aero 多波束大型同步卫星-区域覆盖,手机通信 APMT亚太移动卫星 原计划2000年发射, 因美国禁运，现已取消。 原设计为16000条话路,GSM兼容 Thuraya 卫星电信公司与波音卫星系统公司和休斯网 络系统公司共同签定1份价值10亿美元的协议。2000年 10月从海上发射成功。13,750条话路，1.2x1.6m天线， 250300波束，覆盖99国，寿命1215年。双模
15、手机。 ACeS(Garuda)亚洲蜂窝卫星, 2000年8月在印尼投入运 用 。A1200卫星平台，星上有两付12米天线，130波束， 14KW功率，8亿美元。双模手机。 2 用小卫星星座实现移动通信 铱系统 世界上第一个全球覆盖的手机卫星通信系统 设计寿 命 8年,每年要发6颗替补卫星 1999年开始运行,曾停止使用，现由美国防部支持 全球星系统 共48颗星,已于2000年投入使用 该公司已于2月15日递交了破产申请书。根据破产法规定， 在此期间全球星公司正常的运营和客户支持不会受到干扰。 目前，该公司共有客户66000个。 ICO系统 共12颗中高轨道卫星 Ellipso系统 共17颗,
16、10颗在两个椭圆轨道上,7颗在赤道轨道上 2002年提供全球通信,2001年为赤道地区提供移动 业务 全球通讯-铱星组网 “铱铱”系统系统 1 空间段 1997至2002年共发射95颗星，其中11颗失败，4课陨落，66颗 星工作，14颗备用星,。可工作到2010年。三轴稳定控制。 高度670km, 6条极轨轨道，轨道倾角86.6度 每颗星载有3个16波束相控阵天线,在地面形成48个直径约为 667km的蜂窝区,可提供3840条全双工话音信道 每星有4条Ka频段的星间继路,同轨道卫星前后各一条,星间距 离4021-4042k;轨道间卫星链路2条,星间距离2700-4400km 卫星在轨重量320kg,寿命5-8年 使用频段:L波段
