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第1章 卫星通信系统1

1.1 引言1

1.1.1 卫星通信系统的组成1

1.1.2 卫星服务区3

1.1.3 卫星的频段3

1.1.4 传输方式4

1.1.4.1 调幅传输4

1.1.4.2 调频传输4

1.1.4.3 数字传输5

1.1.5 相竞争的传输媒体5

1.1.6 信息高速公路6

1.2 卫星轨道7

1.2.1 地球同步轨道的位置7

1.2.2 轨（道）位（置）9

1.2.3 西半球轨位的划分和指配9

1.2.3.1 美国10

1.2.3.2 加拿大12

1.2.3.3 墨西哥和南美洲13

1.2.4 卫星观察角或仰角15

1.2.5 主要轨道弧段15

1.2.6 星蚀16

1.2.7 日凌中断16

1.3 卫星发射17

1.3.1 可扩展火箭18

1.3.2 航天飞机19

1.3.3 发射运载工具的历史和现状19

1.4 通信卫星20

1.4.1 卫星服务舱20

1.4.2 有效载荷21

1.5 地球站21

1.5.1 地球站的类型21

1.5.2 上行地球站22

1.5.3 下行地球站23

1.6 小结24

第2章 广播电视卫星25

2.1 卫星的独特优点25

2.2 修订管制规章26

2.2.1 费率26

2.2.2 单收地球站26

2.3 有线电视系统对卫星的应用27

2.3.1 发展史28

2.3.2 由卫星分配的有线电视节目业务28

2.3.3 加扰29

2.4 电视广播对卫星的应用29

2.4.1 公共广播公司（PBS）29

2.4.2 主要的商业广播网30

2.4.3 专用和特设网络31

2.4.4 节目的联合经营31

2.4.5 电子新闻采集32

2.4.6 电视广播电台的地球站设备32

2.5 直接到户广播33

2.5.1 后院碟形天线33

2.5.2 直接到户广播市场33

2.5.3 功率与天线尺寸之间的折衷办法34

2.5.4 C频段节目分配34

2.5.5 Ku频段节目分配35

2.5.6 加扰35

2.5.7 直播卫星（DBS）37

2.6 私营电视系统38

2.6.1 B-MAC传输38

2.6.2 甚小口径终端（VSAT）网络39

2.7 国际电视业务39

2.7.1 国际通信卫星组织（Intelsat）和通信卫星公司（Comsat）39

2.7.2 相互竞争的国际业务40

2.8 卫星的广播应用41

2.9 电视节目传输使用的转发器42

第3章 通信卫星43

3.1 卫星的分类43

3.1.1 用途分类43

3.1.2 技术分类44

3.1.2.1 频段44

3.1.2.2 服务区45

3.2 C频段和Ku频段卫星的比较45

3.2.1 频率共用46

3.2.2 天线尺寸46

3.2.3 下行链路功率限制46

3.2.4 地球站费用46

3.2.5 卫星费用46

3.2.6 雨致衰耗47

3.2.7 C频段和Ku频段的当前使用情况47

3.3 通信卫星的设计48

3.3.1 卫星服务舱48

3.3.1.1 卫星星体结构48

3.3.1.2 电源系统50

3.3.1.3 指令和控制系统50

3.3.1.4 轨位和姿态保持51

3.3.1.5 信标51

3.3.2 卫星的有效载荷52

3.3.2.1 频率重复使用52

3.3.2.2 有效载荷信号路径52

3.3.2.3 卫星天线53

3.3.2.4 卫星接收机54

3.3.2.5 卫星转发器54

3.3.2.6 转发器业务容量56

3.4 C频段FSS卫星56

3.4.1 频道配置56

3.4.2 下行链路功率密度56

3.5 Ku频段FSS卫星57

3.5.1 频道配置57

3.5.2 下行链路功率密度限制58

3.6 混合型FSS卫星58

3.6.1 描述58

3.6.2 应用58

3.7 BSS卫星59

3.7.1 国际系统的规范59

3.7.2 BSS卫星的规范59

第4章 地球站61

4.1 天线61

4.1.1 天线类型61

4.1.1.1 单波束天线62

4.1.1.2 多波束天线63

4.1.2 电气性能标准64

4.1.2.1 天线的方向性64

4.1.2.2 FCC的天线方向性规范67

4.1.2.3 天线增益67

4.1.2.4 极化隔离度68

4.1.3 结构和环境要求69

4.1.3.1 机械稳定性69

4.1.3.2 其他环境因素70

4.1.4 天线附属设备71

4.1.4.1 天线指向设施71

4.1.4.2 预置位置71

4.1.4.3 极化控制71

4.1.4.4 除冰器72

4.2 信号处理72

4.2.1 频率调制72

4.2.1.1 视频预加重72

4.2.1.2 音频预加重73

4.2.1.3 边带能量扩散（C频段）73

4.2.1.4 载波的产生74

4.2.1.5 音频副载波74

4.2.1.6 调制器和滤波器75

4.2.2 数字调制75

4.2.2.1 模拟／数字转换76

4.2.2.2 视频压缩77

4.2.2.3 音频压缩78

4.2.2.4 误码保护79

4.2.2.5 打包80

4.2.2.6 信道编码80

4.2.3 信号保密性81

4.2.3.1 保密目标82

4.2.3.2 Video Cipher Ⅱ＋加扰系统83

4.2.3.3 B-MAC84

4.2.3.4 力取（Leitch）数字加扰系统84

4.2.3.5 视频密码（Videocrypt）数字加扰系统85

4.3 上行地球站86

4.3.1 上行链路信号处理86

4.3.2 高功率放大器（HPA）86

4.3.3 上行链路的性能规范87

4.4 下行地球站设备87

4.4.1 下行链路接收噪声性能88

4.4.2 地球站的优值（G/T）88

4.4.2.1 噪声系数89

4.4.2.2 噪声温度89

4.4.3 接收天线噪声温度90

4.4.4 地球站输入级91

4.4.5 接收机92

4.4.5.1 下变频器92

4.4.5.2 中频（IF）放大器92

4.4.5.3 解调器和信号处理器93

4.4.6 接收机门限93

4.5 辅助设备94

4.5.1 测试设备94

4.5.1.1 频谱分析仪94

4.5.1.2 信号电平表95

4.5.1.3 环路测试变频器95

4.5.2 遥控和监测设备95

4.5.3 自动备份开关95

4.5.4 用于移动地球站的专用设备96

第5章 地球站规划97

5.1 性能和可靠性规范97

5.1.1 电视传输系统性能标准98

5.1.2 调频广播传输系统性能标准101

5.1.3 可用性规范101

5.2 地球站场地102

5.2.1 场地要求102

5.2.1.1 视线路径103

5.2.1.2 场地清理——经许可的地球站103

5.2.1.3 场地选择——未经许可的地球站104

5.3 卫星链路的计算104

5.3.1 载波噪声比104

5.3.2 衰落储备105

5.3.3 雨致衰耗105

5.3.4 信噪比107

5.4 上行链路地球站设计108

5.4.1 电视业务108

5.4.1.1 天线和高功率放大器（HPA）108

5.4.1.2 调制指数109

5.4.1.3 音频副载波110

5.4.1.4 移动上行链路110

5.4.1.5 典型转发器的利用111

5.4.2 广播业务111

5.4.2.1 数字传输111

5.4.2.2 模拟传输112

5.5 下行链路地球站设计112

5.5.1 申请许可证112

5.5.2 设计目标113

5.5.3 费用113

5.5.4 同频道干扰114

5.5.4.1 干扰的可见性114

5.5.4.2 地面干扰源114

5.5.4.3 相邻卫星115

5.5.5 信噪比目标115

5.5.6 可用性目标116

5.5.7 地球站增益温度比（G/T）117

5.6 代表性系统的性能117

5.6.1 上行链路EIRP117

5.6.2 下行链路地球站增益温度比118

5.6.3 系统C/N和衰落储备118

5.6.4 调频改善因子118

5.6.5 系统信噪比118

5.6.6 后院碟形天线性能119

第6章 FCC法规和程序122

6.1 概述122

6.1.1 FCC的作用和职权122

6.1.2 修订管制规章123

6.1.3 FCC法规与规章123

6.2 技术法规123

6.2.1 上行链路地球站124

6.2.1.1 场地要求124

6.2.1.2 功率限制125

6.2.1.3 仰角125

6.2.1.4 天线方向性125

6.2.2 卫星126

6.2.3 下行链路地球站126

6.2.3.1 场地位置127

6.2.3.2 天线仰角和方向性127

6.3 地球站许可证的申请127

6.3.1 程序127

6.3.2 要求127

6.4 国际业务128

第7章 地球站运行和维护129

7.1 卫星运行129

7.1.1 找到卫星129

7.1.1.1 计算卫星的方位角和仰角130

7.1.2 初步的天线瞄准130

7.1.3 最终的天线对准130

7.1.4 极化调整131

7.1.5 核实卫星131

7.2 上行链路运行131

7.2.1 激励器调整131

7.2.1.1 载波频率131

7.2.1.2 调制指数132

7.2.1.3 能量扩散132

7.2.1.4 音频副载波133

7.2.2 HPA功率调整133

7.3 下行链路运行133

7.3.1 IF带宽133

7.3.2 干扰信号134

7.3.3 CNR测量134

7.3.4 日凌中断135

7.4 通信分系统135

7.5 维护135

7.5.1 SNR136

7.5.2 线性和频响136

7.5.3 HPA性能136

7.6 安全性137

7.6.1 概述137

7.6.2 辐射强度137

7.6.2.1 标准137

7.6.2.2 安全距离138

第8章 卫星业务与地球站设备139

8.1 概述139

8.2 卫星业务140

8.2.1 卫星通信公司140

8.2.2 卫星转租通信公司141

8.2.3 场地协调业务141

8.2.4 租借与销售的项目与条件142

8.2.4.1 业务等级142

8.2.4.2 业务期限143

8.2.4.3 业务范围143

8.2.4.4 枢纽站143

8.2.4.5 转发器销售143

8.3 地球站设备144

8.3.1 概述144

8.3.2 咨询业务144

8.3.3 设备供应商144

英汉专业术语词汇148

参考文献160

附录A163

A.1 FCC下行链路功率密度限制值与EIRP的转换163

A.2 天线的方向性163

A.3 天线增益164

A.4 噪声温度164

A.5 天线仰角与方位角165

附录B166

B.1 中国卫星广播电视发展简史166

B.2 中国卫星通信发展历程171

B.3 中央及省（区、市）卫星广播电视技术参数172

B.4 NICAM-728卫星数字声传输系统182

B.5 （1）符号率（波特率）与比特率的关系182

（2）前向纠错（FEC）与Eb/No的关系183

B.6 地球站天线的仰角与方位角的计算曲线184

B.7 与卫星直接广播（DBS）有关的世界无线电行政大会（WARC）和世界无线电大会（WRC）的概况以及1、2、3区的划分185

B.8 通信卫星固定卫星业务（FSS）和广播卫星业务（BSS）的上行与下行链路的频段划分表187

B.9 直播卫星下行频道编号与指配频率之间的对应表188

B.10 直播卫星上行（馈线）链路的频道编号与指配频率之间的对应表190

B.11 通信卫星FSS频段上行（馈线）链路的频道编号与指配频率之间的对应表191

B.12 中国有关卫星广播电视的标准192