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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-MAC 84

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EIRP 117

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 SNR 136

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A 163

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B 166

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