淺談衛(wèi)星通信技術(shù)的現(xiàn)狀

趙蕾蕾

【摘要】衛(wèi)星通信技術(shù)因具有獨(dú)特的特點(diǎn)，人們利用衛(wèi)星通信技術(shù)改變了現(xiàn)代人的生活。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信技術(shù)在我們現(xiàn)代生活中發(fā)揮了不可替代的作用。衛(wèi)星通信技術(shù)也短板現(xiàn)狀，需要我們不斷的發(fā)現(xiàn)短板并改進(jìn)和提高。

【關(guān)鍵詞】頻段;日凌;星蝕

一、衛(wèi)星通信相關(guān)術(shù)語

衛(wèi)星通信是利用衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，以此來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間通信的一種通信方式。如果各地球站均屬于某一衛(wèi)星通信系統(tǒng)，就可以利用衛(wèi)星對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)相互之間的通信。

（一）VSAT的定義

VSAT是Very Small Aperture Terminal的英文縮寫，意思是甚小口徑衛(wèi)星通信終端。通常是指終端天線口徑在1.2～2.8米左右的衛(wèi)星通信地球站。VSAT通信系統(tǒng)一般可以工作在二個(gè)頻段，分別是14（上行）/12（下行）GHz的Ku頻段和6（上行）/4（下行）GHz的C頻段。

（二）衛(wèi)星網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

該模式：小站A—衛(wèi)星—小站B。該模式較適合于點(diǎn)到點(diǎn)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)性通信的環(huán)境應(yīng)用，比如建立單位內(nèi)的VAST專用電話網(wǎng)等。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以直接經(jīng)過衛(wèi)星進(jìn)行小站與小站間的通信，它的時(shí)延比較小，較合適話音信號(hào)的傳輸。

（三）衛(wèi)星星狀結(jié)構(gòu)

該模式：小站A—衛(wèi)星—主站—衛(wèi)星—小站B。星狀結(jié)構(gòu)的小站間的通信是通過主站進(jìn)行的。由于信號(hào)是兩次上行下行，因此時(shí)延比較大，不適合于語音傳輸。這種結(jié)構(gòu)比較適合于數(shù)據(jù)傳輸。

（四）衛(wèi)星混合結(jié)構(gòu)（星狀+網(wǎng)狀）

該結(jié)構(gòu)最適合于點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)之間進(jìn)行綜合業(yè)務(wù)傳輸?shù)膽?yīng)用環(huán)境。

（五）衛(wèi)星地面站有效全向輻射功率

有效全向輻射功率（EIRP）說明衛(wèi)星地球站和衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射能力。

EIRP=PT.GT

頻率寬度應(yīng)與天線分系統(tǒng)相同，載頻的精度高，載波頻率的相對(duì)精度應(yīng)優(yōu)于6×10-6，放大器的線性好;增益穩(wěn)定，對(duì)發(fā)射的有效全向輻射功率要保持在規(guī)定值±0.5dB以內(nèi)。

（六）衛(wèi)星傳播方程式

由于電磁波從一個(gè)起點(diǎn)出發(fā)后在自由空間傳播，傳播距離越遠(yuǎn)，能量分布散開的越廣，因而能量密度越小，或者說電磁波強(qiáng)越弱。所以可以寫出接收點(diǎn)的信號(hào)功率為：PR=PT.GT.GR/LP

式中：PT—發(fā)射功率;GT—發(fā)射天線增益;GR—接收天線增益;LP—自由空間的傳播損耗，LP=4πd/λ，d為傳播距離，λ為工作波長(zhǎng)。

二、衛(wèi)星通信的優(yōu)缺點(diǎn)

（一）衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點(diǎn)

通信距離遠(yuǎn)，覆蓋面積大。一顆靜止通信衛(wèi)星的天線波束，可以覆蓋地球表面積的42.4%。在這個(gè)覆蓋區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)相距18000公里的地面站可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。在靜止軌道上等間隔（120度）配置三顆衛(wèi)星，就可建立起除地球兩極地區(qū)以外的全球通信。

組網(wǎng)靈活，便于多重?cái)X取連接。在衛(wèi)星天線波束的覆蓋區(qū)內(nèi)，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)所屬的地面站可以同時(shí)和其它地面站建立各自的通信路線，形成一種多方向，多地點(diǎn)的通信。另外，各種形式的地球站，可以不受地理?xiàng)l件的限制，無論是固定站還是移動(dòng)站，各種不同的業(yè)務(wù)種類，都可以組織在一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，電路的建立十分靈活方便。

通信品質(zhì)高，容量大。衛(wèi)星通信工作在微波頻段，再加上各種頻率的重復(fù)利用，使得近代一顆通信衛(wèi)星可用頻帶寬度達(dá)幾千兆赫與之相應(yīng)的通信容量超過了33000條話路。在衛(wèi)星通信中，電波主要在接近真空的外層太空傳播。因而可以很大地減小大氣折射和地面反射的影響，傳播特性比地面微波接力線路明顯穩(wěn)定，所以通信品質(zhì)高。再有衛(wèi)星通信有建設(shè)速度快、易于實(shí)現(xiàn)廣播和多址通信、同一信道可用于不同方向和不同區(qū)域等優(yōu)點(diǎn)。

（二）衛(wèi)星通信的主要缺點(diǎn)

衛(wèi)星通信中，信號(hào)經(jīng)過同步通信衛(wèi)星一跳至對(duì)方地球站所實(shí)現(xiàn)的單行傳輸距離約72000km，信號(hào)到達(dá)大約270ms。10GHz以上的頻帶收降雨降雪的影響。天線受太陽噪聲的影響。存在通信盲區(qū)

（三）衛(wèi)星使用的頻段

L波段（1.5～1.6GHz）：同步衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)使用頻段;C波段（4～6GHz）;X波段（8～10GHz）;Ku波段（12～14GHz）;Ka波段（20～30GHz）;

三、影響衛(wèi)星通信的常見因素

（一）日凌

每年春分和秋分前后幾天里，在中午有單時(shí)間里，太陽、地球和衛(wèi)星處在一條直線上，且衛(wèi)星在地球和太陽之間，在這種情況下，地球站和天線指向太陽，由于太陽是一個(gè)強(qiáng)大的噪聲源，因此，地球站天線接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器信號(hào)的同時(shí)，還不可避免地接收來自太陽的噪聲，使信號(hào)完全被噪聲淹沒而造成通信中斷，這種現(xiàn)象就叫日凌中斷。這種現(xiàn)象，每次連續(xù)6天，每次中斷幾分鐘，約占全年通信時(shí)間的0.02%。

（二）星蝕

與發(fā)生日凌原因相似，每年春分和秋分前后各23天中，在午夜前后，太陽、地球和衛(wèi)星處在一條直線上，衛(wèi)星進(jìn)入地球陰影區(qū)，就會(huì)發(fā)生衛(wèi)星的日蝕，即發(fā)生星蝕。發(fā)生星蝕時(shí)，會(huì)造成衛(wèi)星中斷。地球處在太陽和衛(wèi)星之間，并形成一條線稱地星蝕，此時(shí)由于地球陰影的存在，衛(wèi)星的太陽能電池不能正常供電。

（三）雨衰

雨衰，是指電波進(jìn)入雨層中引起的衰減。它包括雨粒吸收引起的衰減和雨粒散射引起的衰減。雨粒吸收引起的衰減是由于雨粒具有介質(zhì)損耗引起的，雨粒散射引起的衰減是由于電波碰到雨粒時(shí)被雨粒反射而再反射引起的。雨、云、霧會(huì)吸收噪聲使噪聲增加，在10GHz以上頻帶表現(xiàn)尤為明顯。

（四）外部噪聲

天線前部有障礙物或者噪聲源，會(huì)增加噪聲，影響信號(hào)的接收。

四、結(jié)論

隨著科技化、信息化高度發(fā)達(dá)的今天，人們對(duì)通信需求更加多樣化，要求的標(biāo)準(zhǔn)更加高。根據(jù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)特點(diǎn)，衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，并保證人民正常的生產(chǎn)、生活。不斷提高對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，改進(jìn)衛(wèi)星通信技術(shù)，有利于我們更好的保證人們的正常的生活。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓忠臣.中石油北京天然氣管道有限公司2007—2008科技論文集[M]，中石油北京北京天然氣管道有限公司出版，2009（3）.

[2]陸忠.天然氣輸送與城鎮(zhèn)燃?xì)鈁M]，中國(guó)石油大學(xué)出版社，2008.

[3]iDirect公司.iDirect3000衛(wèi)星遠(yuǎn)端站手冊(cè)[G]，2011.