卫星通信基础知识

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1、卫星通信基础知识一、电磁波振动的电场和磁场在空间的传播叫做电磁波。 由收音机收到的无线电广播信号，由电视机收到的高频 电视信号，医院里物理治疗用的红外线，消毒和杀菌用的紫外线，透视照相用的 X 射线，以及各种可见光，都属于电磁波。二、电磁波的频率、波长人们用频率、波长和波速来描述电磁波的性质。频率是指在单位时间内电场强度矢量E（或磁场强度矢量H）进行完全振动 的次数，通常用f表示。波长是指在波的传播方向上相邻两个振动完全相同点之 间的距离，通常用九表示。波速是指电磁波在单位时间内传播的距离，通常用v 表示。频率f，波长九，和波速v之间满足如下关系：V二九f如果一电磁波在一秒内振动一次，该电磁波

2、的频率就是1Hz，在国际单位 制中，波速的单位是m/s（米/秒），波长的单位是m（米），频率的单位是Hz. 对于无线电信号，它属于电磁波，它的传播速度为光速，即每秒约前进 30万公 里。例如：对于一个频率为 98MHz 的调频广播节目，其波长为300,000,000 米 除 98,000,000Hz，等于 3.06 米。不同的频率的（或不同波长）电磁波具有不同的性质用途。人们按照其频 率或波长的不同把电磁波分为不同的种类，频率在300GHz（1GHz=109Hz）以下的 波称为无线电波，主要用于广播，电视或其他通讯。频率在3x10iiHz-4x10i4Hz 之间的波称为红外线，它的显著特点是给

3、人以“热”的感觉，常用于医学上的物理 治疗或红外线加热，探测等，频率在3.84x1014HZ-7.69x1014Hz之间的波为可见 光，它能引起人们的视觉，频率在8x1014Hz-3x1017Hz之间的波称为紫外线，具 有较强的杀菌能力，常用于杀菌，消毒，频率在3x1017 Hz-5x1019Hz之间的波称 为 X 射线（或伦琴射线）它的穿透能力很强，常用于金属探测，人体透视等， 在原子核物理中还有频率为 1018Hz-1022Hz 以上的射线，其穿透能力就更强了。三、波段与频道由于利用频率可以计算出波长，一个频率范围将对应一个波长范围，所以 频段与波段具有同样的意思。两个叫法是对应的，也是通

4、用的，在电视广播领域 中，更多使用波段。微波是指波长在微米级的无线电信号。按照波长和用途不同，人们把无线电波又分成许多波段，如表 1.1所示。 表 1.1 无线电波波段的划分名称英文波长范围频率范围极低频（极长波）lOOOOOKm lOOOOKm3Hz 3OHz超低频（超长波）lOOOOKm lOOOKm3OHz 3OOHz特低频（特长波）ULFlOOOKm lOOKm3OOHz 3OOOHz甚低频（甚长波）VLF100Km lOKm3KHz 3OKHz低频（长波）LFlOOOO m lOOOm3OKHz 3OOKHz中频（中波）MFlOOO m lOOm3OOKHz 3OOOKHz高频（短波

5、）HFl00 m lOm3MHz 3OMHz甚咼频（米波）VHFlOm lm3OMHz 3OOMHz特高频（分米波）UHFlOd mldm3OOMHz 3OOOMHz微超咼频（厘米波）SHFlOcm lcm3GHz 3OGHz波极高频（毫米波）EHFlOmm lmm3OGHz 3OOGHz至高频（亚毫米波）O.3nm lum3OOGHz lOOOGHz频道是指传送一个信号源节目所使用的频率（或波长）范围。通常一个频 段（或波段）能够再分成多个频道。四、极化方式当电磁波在空间传播时，其电场强度矢量 E 的方向具有确定的规律，这种 现象称为电磁波的极化。在均匀无限空间中传播的电磁波是一种横波，其电

6、场矢 量 E 、磁场强度矢量 H 和波的传播方向三者之间，两两互相垂直，常用电场强度 矢量E的变化来代表电磁波的变化。极化方式即卫星电视信号的电磁场的振动方向的变化方式。按照极化方式 的不同，电磁波可分为线极化波和圆极化波等各种不同的类型。所谓线极化波就是其电场强度矢量E沿一定角度方向的波，当E与地面垂 直时，称为垂直极化波；当 E 与地面平行时，称为水平极化波。考虑到发射天 线和接收天线的架设方便，减少重影，以及避开其他电波的干扰等因素，一般垂 直极化波大多用于中波广播、移动通讯、卫星电视广播等，水平极化波大多用于 短波广播、地面电视广播、调频广播和卫星电视广播等。五、Ku 波段卫星通信波段

7、及其特点卫星通信使用微波频段300MHz30GHz,采用高频信号的目的是保证地面 上发射的电磁波能够穿透电离层到达卫星。在卫星通信中，不同的卫星，或者同 一颗卫星上的转发器所使用的频率范围不同,不同频率范围有不同的代号。如 3.95-5.85GHZ频率范围的代号是C,该频率范围简称C波段；12.24-18GHz频率 范围的代号是Ku,该频率范围简称Ku波段。项目卫星通信所用的电磁波在12.24-18GHZ频率范围，属于微波范围的Ku 波段,极化方式为垂直线极化。六、同步通信卫星简介由于电视信号属于微波信号,早期的电视广播信号主要在地面传播,其传 播方式为直线传播。由于地球本身是一个球体,传播距

8、离受地球弯曲弧度的影响, 一般传播距离为 40-60 公里。要使电视信号传播的更远,就需要加高天线或增加中继站。天线高度的增 加是有限的,中继站的增加会使信号衰减,成本加大。要想减少中继站的数量,只能增加天线的高度,当我们把中继站搬到天上 后,就变成了卫星。卫星通信的目的是扩大信息的覆盖面,减少地面微波中继站, 减少信息传播过程中的故障率,极大的提高信息的传输范围,提高信号的传送质 量。同彥耳星当卫星的轨道是圆形且在赤道平面上，卫星离地面35786.6公里，飞行方向 与地球自转方向相同时，从地面上任意一点看，卫星都是静止不动，这种对地静 止的卫星称为同步通信卫星。利用三颗同步卫星，就能够使信号

9、覆盖地球的表面。用于电视节目转发的卫星一般都是同步通信卫星。所以不同国家发射的通 信卫星都在赤道的上空，同步通信卫星所处的纬度都为0C,经度在0-360C之 间。七、卫星数字广播常用术语1. 上行频率：指发射站把信号发射到卫星上用的频率，由于信号是由地面向上 发射，所以叫上行频率。2. 转发器：指卫星上用于接收地面发射来的信号，并对该信号进行放大，再以 另一个频率向地面进行发射的设备。一颗卫星上可以有多个转发器。3. 下行频率：指卫星向地面发射信号所使用的频率，不同的转发器所使用的下 行频率不同，换句话，当我们接收不同的节目内容时，所使用的下行频不同，在 使用卫星接收机时所设置的参数也就不同，

10、如果设置不正确，将不能接收相应的 节目内容。例如：我国鑫诺一号卫星用于数据广播的下行频率之一为12,620MHz。 一颗卫星上有多个转发器，所以会有多个下行频率。4. 符号率：卫星节目的符号率，指数据传输的速率，与信号的比特率及信道参 数有关，单位为MB/S。目前市场上普遍使用的“诺基亚”、“菲力蒲”、“现代”、“同 洲”、“九洲”等卫星电视数字解压机的Symbol rate值在6-30MB/S。从世界上 卫星发展趋势看，卫星电视的符码率越来越高，当一个载波信号携带的节目数越 多时，此值越大。5. MPEG-2:是一种动态音、视频信号的压缩传输标准(Moving Pictures Expert

11、s Group),它分为音频、视频，传输标准等多种形式。6. DVB： DVB(Digital video broadcasting)指数字视频广播，其主要目的是找一 种对所有传输媒体都适用的数字电视技术与标准，其核心是以MPEG2音、视 频编码，有三种标准：DVB-S 数据广播-卫星方式DVB-C 数据广播-闭路方式DVB-T 数据广播-地面微波中继方式7. 纠错方式： FEC EP 前向纠错码方式，不同的系统会有不同的设置，接收机 的FEC方式的设置必须与上行站编码方式一致才能正确解码，目前亚洲2号卫 星的 FEC 值为 3/ 4。8. 本振频率：对C波段卫星接收机的LNB本振频率一般为5

12、150MHz，而Ku 频段高频头的本振频率各不相同，常用的高频头的本振频率为11250或11300， 一般具体是多少，请仔细查看高频头包装盒上的说明。9. DiSEqC:英文为 Digital Satellite Equipment Control，直译为：“数字卫星设 备控制”，有1.0、 1.1、 1.2、 2.0等不同版本的标准，是用数字卫星电视接收机控 制，发出指令集(控制指令)给相应设备，如切换开关、切换器、天线驱动设备、 LNB 等。工作过程是数字卫星电视接收机内部在同步时钟脉冲配合下，通过与 LNB高频头相连的同轴电缆线，经调制于22KHz频率上交替变化的数字信号串 行转送相关控

13、制指令， DiSEqC1.0 常用于控制多入一出的中频切换器的控制； DiSEqC1.1是1.0的扩充版本；DiSEqC1.2则加入驱动并控制推动杆或极轴座的 功能；DiSEqC2.0就具有双向控制的功能，外设就会有信息传回数字卫星电视接 收机。简单的理解，可认为DiSEqC是数字卫星接收机中的一个设置参数，它能够 使一个卫星接收机接收多个不同卫星天线的信号。在只有一个卫星接收天线时， 该值设置为关（OFF ）状态。10. PID码：PID码是英文Packet Identifier简称，是包识别码的意思。电视信号 上传至卫星首先要对音视频及数据信号进行编码，用MPEG-2标准压缩成PES 包,

14、再将PES包转换成长度为188字节的传送IP 包,它代表每帧画面的信息量。 在188字节中，用3B来表示包开始前缀，以1B来表示包标识，2B表示PES包 的包长度 剩下的是实时压缩的活动图像声音等可变PES包,PID在传送包的包 头上。如果不知道PID值，就不能正确接收相应的节目。具体来讲，PID可分视 频、音频两大类，其中视频类又分图像、图文类，音频类则分电视与广播类。简单理解，PID就是为卫星上传送的节目加一个编号，数字卫星接收机或PC 接收卡要根据这个编号来判断所接收的信号属于那一个节目。PID就是收信人的 地址和姓名。在卫星数据广播中，每一个节目都有自己的PID。项目扶贫通道的 PID

15、=b2。总之，PID值是为了区分各种数据包的用途，DVB和MPEG-2标准中规定 在数据包中所加的标识符。要想接收所需IP数据频道，必须添加相应的PID值。在通信工程中，通常将信道划分成两类：用传输线直接作为通信系统的信道 时称有线信道；用自由空间、大气层或海洋（水下）作通信系统信道时称无线信 道。有线通信系统：架空明线、同轴电缆、波导、海底电缆、光缆。无线通信系统：短波、超短波、散射通信、微波接力通信、卫星通信、大气 激光通信。由于散射通信、微波接力通信、卫星通信使用的工作频率一般属于微 波波段，称微波通信。由于微波的波长远小于地球上许多物体（如飞机、舰艇、建筑物）的尺寸， 与光波类似，所以一般使用视距传播方式，即只有微波发射台的电磁波直线传播 所能到达的区域内设立接收站，才能收到信号。1、微波接力通信的基本原理微波站是架设在地面上的，因此不可避免地要受到地形地物的影响，即使没 有高山，建筑物的障碍，由于地球曲率也会给收、发站之间的距离带来限制。显 然，天线高度越高，视距越远。在理想化的情况下，当两站的天线高度各为hl, h2米时，最大（极限）视距可 由下式求得为：So3.57（ + ）Km hlh2单位为米，S单位为千米。举例：如果两个人的高度为hl和h2,且h1=h2 = 1.