卫星通信基础知识

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1、卫星通信基础知识卫星通信基础知识第一节 电磁波常识一、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，通常用入表示。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 长入，和波速v之间满足如下关系：如果一电磁波在

2、一秒内振动一次，该电磁波的频率就是 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3X1011Hz-4X1014Hz之间的波称为红外线

3、， 它的显著特点是给人以“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

4、叫法是对应的， 也是通用的，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1名称英文波长范围频率范围极低频（极长波）lOOOOOKmlOOOOKm3Hz30Hz超低频（超长波）lOOOOKmlOOOKm30Hz300Hz特低频（特长波）ULFlOOOKmlOOKm300Hz3000Hz甚低频（甚长波）VLFlOOKmlOKm3KHz30KHz低频（长波）LF10000m1000m30KHz300KHz中频（中波）MF1000m100m300KHz3000KHz高频（短波）HF10

5、0m10m3MHz30MHz甚高频（米波）VHF10m lm30MHz300MHz微波特高频（分米波）UHF10dm1dm300MHz3000MHz超高频（厘米波）SHF10cm1cm3GHz30GHz极高频（毫米波）EHF10mm1mm30GHz300GHz至高频（亚毫米 波）0.3nmlum300GHz1000GHz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。、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，其电场矢量E、磁场强度矢量H和波的传播

6、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波段卫星通信波段及其特点卫星通信使用微波频段300MHz30G

7、Hz，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395-585GHz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， 传播距离受地球弯曲弧度的影响,一般传播距离为4

8、0-60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。届塞卫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，就能够使信号覆盖地球的表面。用于电视节目转发的卫星一般

9、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。第二节卫星IP数据广播技术简介一、 卫星数据广播技术概述卫星数据IP广播是通过UDP协议将数据打包送上卫星， 再通过卫星下发至接收端。接收端使用指定的PC卡/接收机和相 应的接收软件即可接收。IP广播是基于新一代的卫星数据广播方 式，需要占用专门的IP频道资源。在我国目前有取代VBI （电视逆程窄代数据广播)的趋势。中国教育电视台的远程教育节目将 由VBI转移到IP数据广播方式。卫星IP数据广播每个通道的数 据传送速率可达1Mbps,甚至更高，可以在实时传输高清晰度的数 字视

10、频信号的同时传输远程教学所需的其他多媒体信息，完全能 够满足远程教学对带宽的要求。由于是基于广播方式传输，其带 宽不受上网人数的制约，每个用户都能拥有同样的带宽IP数据 广播不同于VBI,它将根据需要，把卫星上的转发器带宽分成许多 份，每一份叫一个IP通道，能够用于传送一组类型的数据内容， 可以是计算机网站信息，多媒体数据等IP数据广播目前在我国 基本上是单向，即只能接收，也可以是双向，即学校或家庭利用 地面卫星天线和双向设备在接收信号的同时能够向卫星发射数据 信息。二、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

11、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，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

12、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 Experts 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-

13、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：FECEP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 5150MHz，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, 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、

14、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制指令，DiSEqC1.0常用于 控制多入一出的中频切换器的控制；DiSEqC11是10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，

15、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，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=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。附录4