第2章-衛(wèi)星通信通信衛(wèi)星和地球站設(shè)備

第2章

通信衛(wèi)星和地球站設(shè)備張燕zy29209@163.com12.1通信衛(wèi)星的種類(lèi)2.2衛(wèi)星軌道2.3通信衛(wèi)星的覆蓋2.4通信衛(wèi)星的組成2.5靜止軌道通信衛(wèi)星發(fā)射2.6衛(wèi)星通信地球站第2章通信衛(wèi)星和地球站設(shè)備22.1通信衛(wèi)星的種類(lèi)按衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分，有靜止衛(wèi)星和運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星3按衛(wèi)星形狀分，有球形衛(wèi)星、箱形衛(wèi)星、圓柱體(套筒式)衛(wèi)星、錐頂圓柱體衛(wèi)星、多棱柱形衛(wèi)星、風(fēng)扇行衛(wèi)星等多種4按衛(wèi)星業(yè)務(wù)種類(lèi)分，有商用衛(wèi)星、軍用衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、科研衛(wèi)星、廣播衛(wèi)星等。按姿態(tài)穩(wěn)定方式分，有自旋穩(wěn)定衛(wèi)星和三軸穩(wěn)定衛(wèi)星。5按衛(wèi)星重量分：種類(lèi)重量（kg）巨衛(wèi)星>3500大衛(wèi)星>1000中型衛(wèi)星500～1000小衛(wèi)星100～500微小衛(wèi)星10～100納衛(wèi)星1～10皮衛(wèi)星0.1～1飛衛(wèi)星<0.16SNAP-1Nano-Satellite清華大學(xué)的“納星”一號(hào)7Picosat皮衛(wèi)星82.2衛(wèi)星軌道2.2.1衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律衛(wèi)星繞地球運(yùn)行，它的運(yùn)動(dòng)軌跡叫衛(wèi)星軌道。衛(wèi)星視使用目的和發(fā)射條件不同，可能有不同高度和不同形狀的軌道，但它們有一個(gè)共同點(diǎn)，就是它們的軌道位置都在通過(guò)地球垂心的一個(gè)平面內(nèi)。衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)所在的平面叫軌道面。衛(wèi)星軌道可以是圓形或橢圓形。但不論軌道形狀如何，衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)總是服從萬(wàn)有引力定律的，由此導(dǎo)出衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律。9

假設(shè)地球是質(zhì)量均勻分布的圓球體，忽略太陽(yáng)、月球和其它行星的引力作用，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)服從開(kāi)普勒三大定律。開(kāi)普勒第一定律(橢圓定律)：衛(wèi)星以地心為一個(gè)焦點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)。其軌道平面的極坐標(biāo)為：(2-3)式中，P是二次曲線的參數(shù)，e是偏心率，

是中心角。P、e的值均由衛(wèi)星入軌時(shí)的初始狀態(tài)所決定10衛(wèi)星橢圓軌道的示意圖近地點(diǎn)遠(yuǎn)地點(diǎn)半長(zhǎng)軸半短軸1112開(kāi)普勒第二定律(面積定律)：衛(wèi)星與地心的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等。DCBA13由第二定律可導(dǎo)出衛(wèi)星在軌道上任意位置的瞬時(shí)速度為：v為衛(wèi)星在軌道上的瞬時(shí)速度。其中a為橢圓軌道的半長(zhǎng)軸，r為衛(wèi)星到地心的距離。

為開(kāi)普勒常數(shù)，值為3.986

105km3/s2。這說(shuō)明衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速度是不均勻的。衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度在近地點(diǎn)最大，在遠(yuǎn)地點(diǎn)最小。(2-11)14開(kāi)普勒第三定律（調(diào)和定律）：衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)周期的平方與軌道半長(zhǎng)軸的3次方成正比。(2-12)T為衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)周期，單位為秒。15近地點(diǎn)遠(yuǎn)地點(diǎn)半長(zhǎng)軸半短軸例1我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星的遠(yuǎn)地點(diǎn)高度hA=439km，近地點(diǎn)高度hB=2348km。試求其軌道方程。公轉(zhuǎn)周期、遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn)的瞬時(shí)速度v(rmax)和v(rmin)。已知地球半徑R=6378km。16解：軌道方程17公轉(zhuǎn)周期遠(yuǎn)地點(diǎn)瞬時(shí)速度近地點(diǎn)瞬時(shí)速度18例2已知地球半徑R=6378km，靜止衛(wèi)星的周期T=24恒星時(shí)=23h56min4.09s(平均太陽(yáng)時(shí)),求衛(wèi)星離地面高度h和勻速圓周運(yùn)動(dòng)速度v。解：由于靜止衛(wèi)星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，r=a，由式(2-12)19由式(2-11)可得：由此，衛(wèi)星離地面高度為202.2.2衛(wèi)星軌道的分類(lèi)1、按衛(wèi)星軌道的形狀可分為圓形軌道和橢圓形軌道。2、按衛(wèi)星軌道平面傾角分類(lèi)衛(wèi)星軌道平面與赤道平面的夾角，稱為衛(wèi)星軌道平面的傾角，記為i。赤道軌道。i=0

，軌道面與赤道面重合；靜止通信衛(wèi)星就位于此軌道平面內(nèi)。極地軌道。i=90

，軌道面穿過(guò)地球南北極。傾斜軌道。0<i<90，軌道面傾斜于赤道。213、按衛(wèi)星軌道高度分類(lèi)根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行軌道距離地面的高度h，可分為地球低軌道衛(wèi)星(LEO)：h<1500km中軌道衛(wèi)星(MEO)：8000km<h<12000km靜止衛(wèi)星(GEO)：h=35786km。高橢圓軌道衛(wèi)星(HEO)：h>20000km22234、按衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期及衛(wèi)星同地球相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系分類(lèi)。同步軌道（T=24恒星時(shí)）靜止軌道：運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致，赤道上空離地面約35786公里的同步軌道。只有一條，傾角i=0

。非靜止同步軌道：不滿足靜止軌道條件的同步軌道，即傾角i

0

的同步軌道。非同步軌道（T

24恒星時(shí)）242.2.3衛(wèi)星的攝動(dòng)由于一些因素的影響，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的實(shí)際軌道不斷發(fā)生不同程度地偏離開(kāi)普勒定律所確定的理想軌道的現(xiàn)象，稱為攝動(dòng)。1、太陽(yáng)、月亮引力的影響2、地球引力場(chǎng)不均勻的影響3、地球大氣層阻力的影響4、太陽(yáng)輻射壓力的影響252.2.4衛(wèi)星的位置保持和姿態(tài)控制1、位置保持實(shí)現(xiàn)位置控制主要是靠星體上的軸向噴嘴與橫向噴嘴來(lái)完成的。2、姿態(tài)控制自旋穩(wěn)定法，早期靜止衛(wèi)星常用的姿態(tài)控制方法三軸穩(wěn)定法，是指衛(wèi)星的姿態(tài)是由穩(wěn)定穿過(guò)衛(wèi)星重心的三個(gè)軸來(lái)保證的。這三個(gè)軸分別在衛(wèi)星軌道的切線、法線和軌道平面的垂線等三個(gè)方向上，分別對(duì)應(yīng)叫做滾動(dòng)軸、俯仰軸和偏航軸，26三軸穩(wěn)定法示意圖27自旋穩(wěn)定衛(wèi)星三軸穩(wěn)定衛(wèi)星282.3通信衛(wèi)星的覆蓋2.3.1通信衛(wèi)星的覆蓋圖通常用衛(wèi)星的有效全向輻射功率EIRP等值線圖來(lái)表示通信衛(wèi)星的發(fā)射覆蓋區(qū)域。EIRP表示衛(wèi)星輻射能力的物理量，單位dBW。下圖給出了“中星6B”衛(wèi)星(115.5°E)的EIRP等值線圖，單位dBW。2930幾種常見(jiàn)波束覆蓋區(qū)域示意圖312.3.2靜止衛(wèi)星覆蓋范圍的確定星下點(diǎn)：衛(wèi)星與地心連線和地球表面的交點(diǎn)位于衛(wèi)星的垂直下方赤道上空的衛(wèi)星其星下點(diǎn)在赤道上用星下點(diǎn)來(lái)表示GEO在軌道上的位置（用經(jīng)度來(lái)表示）322.3.3方位角、仰角和站星距的計(jì)算方位角：以正北方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)，將衛(wèi)星天線的指向偏東或偏西調(diào)整一個(gè)角度，該角度即是所謂的方位角。33仰角：天線軸線與水平面之間的夾角。34站星距離：地球站與衛(wèi)星之間的距離。(2-21)地球站的經(jīng)度和緯度分別為1和1靜止衛(wèi)星星下點(diǎn)的經(jīng)度和緯度分別為2和0經(jīng)度差=2-1緯度差為1-0=135靜止衛(wèi)星觀察參數(shù)圖解362.3.4衛(wèi)星“共視區(qū)”當(dāng)星下點(diǎn)通過(guò)圖中畫(huà)斜線的公共區(qū)域時(shí)，A、B兩地球站都能“看到”這個(gè)衛(wèi)星，這個(gè)公共區(qū)域叫共視區(qū)。372.4通信衛(wèi)星的組成通信衛(wèi)星由空間平臺(tái)和有效載荷兩部分組成。382.4.1空間平臺(tái)空間平臺(tái)又稱衛(wèi)星公用艙，用來(lái)維持通信轉(zhuǎn)發(fā)器和通信天線在空中正常工作的保障系統(tǒng)。39自旋穩(wěn)定結(jié)構(gòu)衛(wèi)星三軸穩(wěn)定結(jié)構(gòu)衛(wèi)星1、結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)衛(wèi)星的主體，使衛(wèi)星具有一定的外形和容積，并能承受星上各種載荷和防護(hù)空間環(huán)境的影響。一般由輕合金材料或復(fù)合材料組成，外部涂有保護(hù)層。402、溫控分系統(tǒng)溫控分系統(tǒng)的作用就是控制衛(wèi)星各部分的溫度，保證星上各種儀器設(shè)備正常工作。通?？煞譃橄麡O溫度控制和積極溫度控制兩種形式。413、跟蹤、遙測(cè)、指令分系統(tǒng)（TT&C）跟蹤部分用來(lái)為地球站跟蹤衛(wèi)星發(fā)送信標(biāo)。遙測(cè)部分用來(lái)在星上測(cè)定并給地面的TT&C(TrackingTelemetry&Command)站發(fā)送有關(guān)衛(wèi)星姿態(tài)及衛(wèi)星各部件工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)。指令部分用于接收來(lái)自地面的控制命令，處理后送給控制分系統(tǒng)執(zhí)行。424、控制分系統(tǒng)用來(lái)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)、軌道位置、各分系統(tǒng)工作狀態(tài)等進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)與控制。435、電源分系統(tǒng)為衛(wèi)星提供電能。星上電源分系統(tǒng)由一次能源(太陽(yáng)能)，二次能源(蓄電池)，以及供配電設(shè)備組成。446、遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于靜止軌道衛(wèi)星，通常是用運(yùn)載火箭將衛(wèi)星射入橢圓形“轉(zhuǎn)移軌道”，再由衛(wèi)星所裝的遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，把衛(wèi)星推入近似圓形同步軌道。452.4.2通信衛(wèi)星的有效載荷人造地球衛(wèi)星的有效載荷是指不同用途的衛(wèi)星，為了完成技術(shù)任務(wù)而配備的特有系統(tǒng)。不同用途的衛(wèi)星有不同的有效載荷。例如，資源衛(wèi)星的有效載荷就是各種遙感器，它包括可見(jiàn)光照相機(jī)、多光譜相機(jī)、多光譜掃描儀、紅外相機(jī)、微波輻射計(jì)和微波掃描儀和合成孔徑雷達(dá)等；氣象衛(wèi)星的有效載荷包括掃描輻射計(jì)、紅外分光計(jì)、垂直大氣探測(cè)器和大氣溫度探測(cè)器等；通信衛(wèi)星的有效載荷主要是通信轉(zhuǎn)發(fā)器及通信天線；天文衛(wèi)星的有效載荷是各種類(lèi)型的天文望遠(yuǎn)鏡，它包括紅外天文望遠(yuǎn)鏡、可見(jiàn)光天文望遠(yuǎn)鏡和紫外天文望遠(yuǎn)鏡等。461、天線分系統(tǒng)發(fā)送和接收通信及測(cè)控信號(hào)。用于遙控、遙測(cè)和信標(biāo)信號(hào)的全向天線，接收地面的指令及向地面發(fā)送遙測(cè)數(shù)據(jù)。用于通信的微波定向天線?？煞譃槿虿ㄊ炀€、點(diǎn)波束天線和區(qū)域波束天線三類(lèi)。47全球波束天線波束寬度約等于17.4

，覆蓋衛(wèi)星對(duì)地球的整個(gè)視區(qū)一般由圓錐喇叭天線加上45

的反射板組成點(diǎn)波束天線覆蓋面積小，一般為圓形，波束寬度為幾度天線通常為前饋拋物面天線，饋源為喇叭賦形波束天線可通過(guò)修改反射器形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)也可利用多個(gè)饋源從不同方向經(jīng)反射器反射產(chǎn)生多波束的組合484950衛(wèi)星天線系統(tǒng)示意圖512、通信轉(zhuǎn)發(fā)器又叫通信分系統(tǒng)或中繼器，實(shí)質(zhì)上是一部寬頻帶的收、發(fā)信機(jī)。其作用為接收、處理并重發(fā)信號(hào)。對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)器的基本要求是：以最小的附加噪聲和失真，并以足夠的工作頻帶和輸出功率來(lái)為各地球站有效而可靠地轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào)。轉(zhuǎn)發(fā)器通常分為：透明轉(zhuǎn)發(fā)器：收到地面發(fā)來(lái)的信號(hào)后，除進(jìn)行低噪聲放大、變頻、功率放大外，不作任何加工處理，只是單純地完成轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。處理轉(zhuǎn)發(fā)器：除進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)外，還具有信號(hào)處理功能。52透明轉(zhuǎn)發(fā)器53處理轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)再生，避免噪聲積累對(duì)不同的衛(wèi)星天線波束之間進(jìn)行信號(hào)交換其他更高級(jí)的信號(hào)變換和處理54轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量越多，衛(wèi)星的通信能力就越大。小容量通信衛(wèi)星：星載轉(zhuǎn)發(fā)器少于12個(gè)，功率小于1000瓦的通信衛(wèi)星中容量通信衛(wèi)星：有24個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，功率在1000~3000瓦之間大容量通信衛(wèi)星：有48個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，功率在3000~7000瓦之間超大容量通信衛(wèi)星：轉(zhuǎn)發(fā)器多于48個(gè)，功率在7000瓦以上55通信衛(wèi)星的組成562.4.3通信衛(wèi)星舉例——鑫諾三號(hào)鑫諾衛(wèi)星通信有限公司的“鑫諾3號(hào)”衛(wèi)星是一顆專(zhuān)門(mén)為我國(guó)滿足中央、各省會(huì)城市、各直轄市衛(wèi)星廠播電視傳輸需要的廠播電視傳送衛(wèi)星。目前我國(guó)首顆直播通信衛(wèi)星。57鑫諾三號(hào)衛(wèi)星性能參數(shù)：設(shè)計(jì)制造中國(guó)空間技術(shù)研究院衛(wèi)星平臺(tái)東方紅三號(hào)發(fā)射時(shí)間2007年6月1日設(shè)計(jì)壽命8年軌道位置125°E穩(wěn)定方式三軸穩(wěn)定有效載荷10×36MHzC頻段轉(zhuǎn)發(fā)器覆蓋范圍中國(guó)全境及周邊國(guó)家和地區(qū)衛(wèi)星EIRP中國(guó)國(guó)土≥40dBW

東南亞等周邊國(guó)家和地區(qū)≥36dBW工作頻率上行：5.925-6.425GHz下行：3.700-4.200GHz

鑫諾三號(hào)衛(wèi)星性能參數(shù)58鑫諾三號(hào)衛(wèi)星EIRP等值線圖592.5靜止軌道通信衛(wèi)星發(fā)射60第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：是指物體緊貼地球表面作圓周運(yùn)動(dòng)的速度(也是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度)。大小為7.9km/s。

第二宇宙速度（脫離速度）：是指物體完全擺脫地球引力束縛，飛離地球的所需要的最小初始速度。大小為11.2km/s。第三宇宙速度（又稱逃逸速度）：是指在地球上發(fā)射的物體擺脫太陽(yáng)引力束縛，飛出太陽(yáng)系所需的最小初始速度。其大小為16.7千米/秒。61第一宇宙速度也是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”所必須具有的速度。但是隨著高度的增加，地球引力下降，環(huán)繞地球飛行所需要的飛行速度也降低，所有航天器都是在距地面很高的大氣層外飛行，所以它們的飛行速度都比第一宇宙速度低。因此，第一宇宙速度是在地面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是衛(wèi)星繞地球飛行的最大速度。環(huán)繞速度和脫離速度隨衛(wèi)星高度的不同而不同，衛(wèi)星軌道越高，地球?qū)πl(wèi)星的引力越小，其環(huán)繞速度和脫離速度越小。62高度/km環(huán)繞速度/(km/s)脫離速度/(km)07.91211.1895007.61910。77610007.35610.40350005.9248.378靜止軌道357863.075表2-2衛(wèi)星高度與速度的關(guān)系63衛(wèi)星發(fā)射的運(yùn)載工具

——多級(jí)火箭64中國(guó)自1956年開(kāi)始展開(kāi)現(xiàn)代火箭的研制工作1970年4月24日“長(zhǎng)征1號(hào)”運(yùn)載火箭誕生，首次發(fā)射“東方紅1號(hào)”衛(wèi)星成功三級(jí)火箭主要用于發(fā)射近地軌道小型有效載荷能把300千克重的衛(wèi)星送入440公里高的近地軌道“長(zhǎng)征1號(hào)”運(yùn)載火箭65“長(zhǎng)征2號(hào)”運(yùn)載火箭是中國(guó)的航天運(yùn)載器的基礎(chǔ)型號(hào)1975年11月26日，“長(zhǎng)征2號(hào)”火箭完成了中國(guó)第一顆返回式衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)。兩級(jí)火箭能把1.8噸的衛(wèi)星送入距地面數(shù)百公里的橢圓形軌道66“長(zhǎng)征3號(hào)”運(yùn)載火箭是在“長(zhǎng)征2號(hào)”火箭基礎(chǔ)上于1984年研制成功的三級(jí)火箭增加的第三級(jí)采用低溫高能液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)首次將有效載荷送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為1.6噸。67“長(zhǎng)征4號(hào)”是三級(jí)常規(guī)運(yùn)載火箭，作為發(fā)射地球同步轉(zhuǎn)移軌道衛(wèi)星運(yùn)載火箭的另一方案，1988年9月7日首次發(fā)射，成功地將我國(guó)第一顆氣象衛(wèi)星風(fēng)云一號(hào)送入太陽(yáng)同步軌道。其后改型為“長(zhǎng)征4號(hào)A”，用于發(fā)射同步軌道衛(wèi)星?！伴L(zhǎng)征4號(hào)B”是在“長(zhǎng)征4號(hào)A”基礎(chǔ)上發(fā)展的一種運(yùn)載能力更大的運(yùn)載火箭，主要用于發(fā)射太陽(yáng)同步軌道的對(duì)地觀察應(yīng)用衛(wèi)星。68例：發(fā)射靜止軌道自旋衛(wèi)星，用三級(jí)火箭和星載遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。步驟1：用一二級(jí)火箭和三級(jí)火箭的第一次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入300km~400km的傾斜圓軌道，即初始軌道（或暫停軌道）。步驟2：第三級(jí)火箭第一次點(diǎn)火關(guān)機(jī)后，衛(wèi)星滑行一段，第三級(jí)火箭第二次點(diǎn)火加速，火箭關(guān)機(jī)脫離，衛(wèi)星進(jìn)入橢圓轉(zhuǎn)移軌道，此時(shí)近地點(diǎn)高度不變，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度為36000km同步軌道高度。步驟3：在遠(yuǎn)地點(diǎn)處啟動(dòng)遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)入近似的圓形同步軌道。步驟4：點(diǎn)燃衛(wèi)星自帶的反向小火箭產(chǎn)生反向推力，使衛(wèi)星停止在預(yù)定的靜止軌道位置。69702.6衛(wèi)星通信地球站2.6.1地球站的種類(lèi)地球站是衛(wèi)星通信的重要組成部分，其作用是向衛(wèi)星發(fā)送和接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)。目前國(guó)際上通常根據(jù)地球站天線口徑尺寸及G/T值大小將地球站分為A、B、C、D、E、F、G、Z等各種類(lèi)型。A、B、C三種是大型站，稱為標(biāo)準(zhǔn)站，用于國(guó)際通信，適合各種業(yè)務(wù)類(lèi)型。71D1，D2主要是用于VSAT(甚小口徑終端)的小型站。

E和F分別工作在Ku波段和C波段，又分為E1、E2、E3和F1、F2、F3等類(lèi)型。E1，F(xiàn)1，稱為小型站，它們的業(yè)務(wù)容量較小，一般用于商用系統(tǒng)（IBS）。E2，E3和F2，F(xiàn)3又稱為中型站，是為大城市和大企業(yè)之間提供通信業(yè)務(wù)的。G是國(guó)際租賃專(zhuān)線。Z是國(guó)內(nèi)電路，租賃專(zhuān)線。72一般來(lái)說(shuō)，對(duì)地球站應(yīng)有以下幾方面的要求①發(fā)送的信號(hào)應(yīng)是寬頻帶、穩(wěn)定、大功率的信號(hào)，能接收由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的微弱信號(hào)。②可以傳輸多路電話、電報(bào)、傳真，以及高速數(shù)據(jù)、電視等多種業(yè)務(wù)的信號(hào)。③性能穩(wěn)定、可靠，維護(hù)、使用方便。④建設(shè)成本和維護(hù)費(fèi)用不應(yīng)太高。對(duì)地球站的技術(shù)要求73(1)地球站的性能指標(biāo)——品質(zhì)因數(shù)（G/T）G/T是地球站接收天線的增益G與地球站接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度T的比值，它表征了地球站對(duì)微弱信號(hào)的接收能力，稱為地球站的品質(zhì)因數(shù)。(2)有效輻射功率及其穩(wěn)定度為了保證所傳送信號(hào)的質(zhì)量，要求地球站的發(fā)射機(jī)能夠發(fā)射較大的功率，一般為幾百瓦～十幾千瓦，而且要求所發(fā)射的射頻信號(hào)功率非常穩(wěn)定。若功率偏小則信號(hào)差，若功率偏大則會(huì)帶來(lái)額外的干擾。74(3)射頻頻率的穩(wěn)定度地球站所發(fā)射的射頻信號(hào)的頻率必須很精確，如果有較大漂移，不但要影響衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶的有效利用，還會(huì)在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中產(chǎn)生交調(diào)噪聲，有的還會(huì)影響鄰近載頻的正常傳送。(4)射頻能量的擴(kuò)散為減小交調(diào)干擾，必須對(duì)地球站在負(fù)載輕（即通話數(shù)少）的時(shí)候所發(fā)射的射頻頻譜能量密度加以限制。752.6.2地球站的組成一個(gè)典型的國(guó)際衛(wèi)星通信的雙工式A型標(biāo)準(zhǔn)地球站，一般包括天線分系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)、接收機(jī)分系統(tǒng)、信道終端設(shè)備分系統(tǒng)、伺服跟蹤設(shè)備分系統(tǒng)、監(jiān)控分系統(tǒng)(通信控制分系統(tǒng))、用戶接口分系統(tǒng)和電源分系統(tǒng)等。76地球站設(shè)備的一般組成框圖771、天饋分系統(tǒng)天線饋線系統(tǒng)簡(jiǎn)稱天饋系統(tǒng)。除包括天線、饋線外，還包括用以分離跟蹤信號(hào)的部件等。衛(wèi)星天線通常采用拋物面天線，利用無(wú)線電波信號(hào)跟光相似的特點(diǎn)來(lái)反射聚集電磁波，接收天線結(jié)構(gòu)主要由反射面、饋源和支架幾部分組成。按照天線反射面與饋源所處的相對(duì)位置不同，我們可以把拋物面天線分為正饋天線和偏饋天線兩種。78①正饋天線中心聚集電波的衛(wèi)星天線被稱為正饋天線，其天線反射面呈正圓狀，饋源位于天線拋物面焦點(diǎn)處。正饋天線根據(jù)結(jié)構(gòu)不同還可再分為前饋式天線及后饋式天線（即卡塞格倫天線）。前饋式天線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。但由于饋源正好位于天線拋物面焦點(diǎn)處，帶來(lái)諸多問(wèn)題，比如輻射器對(duì)反射電波有個(gè)遮擋作用，而且饋線較長(zhǎng)，損耗噪聲較大。798081目前地球站應(yīng)用最多的天線是卡塞格倫天線。它屬于后饋式天線，由饋源喇叭(一次輻射源)、主反射器(拋物面)和副反射器(雙曲面)組成。828384卡塞格倫天線的優(yōu)點(diǎn)：饋源安放在拋物面頂點(diǎn)附近，因此可直接和主反射面背后的低噪聲放大器連接，降低了因饋電波導(dǎo)過(guò)長(zhǎng)而引起的損耗噪聲；主副反射面調(diào)整方便，效率高；拋物面焦距很短，降低了整個(gè)天線的長(zhǎng)度;降低了大地反射噪聲。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，制造、安裝、調(diào)試、維護(hù)的技術(shù)要求也都比較高，適合大中型地球站，不適于家庭和小范圍使用。副反射器及其支架的阻擋，造成效率下降85天線系統(tǒng)與機(jī)房的連接86②偏饋天線偏饋天線特別適合接收KU波段信號(hào)，一般來(lái)說(shuō)口徑較小，通常在一米以下，反射面呈現(xiàn)橢圓。由于饋源安裝的位置不在天線反射面的中心線上，所以被稱為偏饋天線。因?yàn)槠漯佋床辉谔炀€反射面與衛(wèi)星之間，得以避免了饋源對(duì)衛(wèi)星電波信號(hào)的遮擋，所以這種天線的接收效率比較高。由于偏饋天線具有易于安裝、節(jié)省空間、方向圖好，效率較高等優(yōu)點(diǎn)，目前在家庭和小用戶中廣泛采用。8788892、大功率發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)地球站大功率發(fā)射系統(tǒng)通常由高功率放大器、激勵(lì)器、發(fā)射波合成器、上變頻器及自動(dòng)功率控制電路等組成。高功率放大器（HPA）是地球站上行系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其任務(wù)是將基帶調(diào)制信號(hào)放大到足夠的功率電平，經(jīng)饋線由天線向衛(wèi)星發(fā)射。目前常用的有三種行波管(TWTA)速調(diào)管(KPA)坤化鎵場(chǎng)效應(yīng)管(GaAsFET)大中型地球站小型地球站90對(duì)高功率放大器的要求大功率寬