当前位置:首页 > 海军百科 > 正文

卫星通信

来源:海军百科 时间:2017-06-23 08:20:01

satellite communications

weixiing tongxin

卫星通信

地球站之间利用人造地球卫星转发信号的无线电通信。按波段,属微波通信;按范畴,属宇宙通信。可传送电话、电报、传真、电视和数据等信息,是现代通信的主要支柱之一,也是海军无线电通信的重要方式。卫星通信具有通信距离远、容量大、质量高,覆盖面广,受地形地貌影响小,组网灵活,能在广阔的陆、海、空域实现全天候的固定与移动的多址通信等优点,但传播损耗大,时延长,卫星寿命有限,信号易被干扰、截获。实现海军卫星通信,必须建立海军卫星通信系统。

海军卫星通信系统 是全军卫星通信系统的组成部分,完成海军各有关指挥机关之间,指挥机关与舰艇、飞机之间,以及舰艇编队之间的指挥通信、勤务通信和数据通信。由通信卫星、跟踪遥测指令站、监控管理站、一个中央站、若干个岸站及众多的船站(舰艇站)、机载站、车载站、便携站等组成(见图)。其中,前3者可与全军共用。通信卫星,按运行轨道可分为对地球运动卫星和对地球静止(定点同步)卫星。现代实用通信卫星主要使用对地球静止卫星,它定位于赤道上空35786千米高处,与地球自转同向运行,其周期为23小时56分04秒,由天馈线、转发器、遥测指令、控制及电源等分系统构成。合理配置的3颗地球静止卫星组成系统,就可实现全球大部分地区的通信。转发器及天馈线是组成通信卫星的主体设备。一个通信卫星可有多个转发器,每个转发器能同时转发多个地球站的信号。转发器的功率及带宽一定时,转发器越多,卫星通信容量就越大。跟踪遥测指令站,用于接收卫星发来的信标和各种状态数据,送往控制中心,并向卫星发送指令。监控管理站,由卫星业务部门掌管,在业务开通前后对卫星及各地球站的通信性能进行监测与控制。地球站,是设在地球表面(包括大气层内)的固定站、可搬移站、移动站(舰艇站、机载站、车载站、便携站),是连接用户与卫星线路的中枢,通常由天线、发射、接收、终端、用户接口、监控、电源等设备组成。

海军卫星通信系统组成示意图

通信方式 用户通过地面传输线路将各种电信号送至地球站(发端),变成适合所用通信体制的射频信号后发向卫星;卫星接收后经低噪声放大、变频、功放(必要时作某些处理),再发回地球;卫星天线波束覆盖区内的地球站(收端)均可接收,经相应的逆变换后取出发给本站的信号,通过地面传输线路分送有关用户。通信卫星具有广播及大面积覆盖的特点,任一地球站均可按一定的多址分配方式与信道分配方式通过卫星与网内其他站同时通信。多址分配方式主要有:①频分多址(FDMA)。各站所发的已调载波分别占用转发器的不同频带,接收时用频率选择的方法来区分不同地址。②时分多址(TDMA)。各地球站用相同的射频在不同的时隙分别发送信号,接收时用时隙选择的方法来区分不同地址。③卫星切换时分多址(SS-rDMA)。即具有星上交换功能的时分多址。④码分多址(CDMA)。各地球站用不同的地址码对信号处理后再发送,接收时根据地址码的不同来区分地址。码分多址由于信号经扩频处理后功率谱密度大为降低,可淹没在噪声之中,具有隐蔽效果及抗窄带干扰的能力,适合于一些特殊用户,如海军舰艇卫星通信常采用此种方式。信道分配方式,有预分配(信道预先分配给各地球站)、按申请分配(按地球站的实时申请分配信道,用毕归还,等待重新分配)、随机分配(各站随机地抢占信道,发生冲突时各站重新竞争)等。

网络结构 为使网内各站通过卫星按一定的形式联通,卫星通信系统有星形网、格形网和混合形网等3种网络结构。星形网,是指网中有一站为中心站,其余为外围站,各外围站均可通过卫星与中心站相互通信,但外围站之间的通信需经中心站转接。格形网,是指网中各站均可通过卫星相互通信,所需信道数比星形网多。混合形网,是前两种网的组合。海军卫星通信采用混合形网络结构:各岸站(中央站、基地站)、指挥舰站之间的战略网为格形网;岸站、指挥舰站与各船站之间的战术网为星形网。

频率分配 国际电信联盟(ITU)在1963年召开的特别无线电大会及在1971年召开的空间通信世界无线电行政大会上,分配了卫星通信业务频率。其中,对使用静止通信卫星的地球站规定:固定站使用的上行/下行(地球站发、卫星收/卫星发、地球站收)频率主要为c波段的6/4吉赫、Ku波段的14/I1吉赫、Ka波段的30/20吉赫以及某些国家专用于军事或政府公务的X波段的8/7吉赫;移动站使用的频率主要为特高频频段的400兆赫、800兆赫及L波段的1.6/1.5吉赫。卫星广播业务则使用0.7、2.5、12、23、42、85吉赫等6个频段。

简史 1945年5月,英国空军雷达军官A.C.克拉克在《无线电世界》杂志上发表“地球外的中继站”一文,最早提出了卫星通信的设想。1965年“晨鸟”(国际通信卫星1号)对地球静止卫星及苏联的“闪电-1”对地球运动卫星发射成功,标志着卫星通信进入实用阶段。军事卫星通信方面,美国有“国防通信卫星”、“舰队通信卫星”等系统,1992年发射了用于三军综合通信的军事星(MILSTAR),其上不仅有特高频转发器,还搭载了极高频转发器,工作于44/20吉赫,采用了深空布备用星抗摧毁方案及多种抗干扰技术,以使它在21世纪服务。与此同时,英国、北大西洋公约组织也分别将“天网”、“纳托”等军用卫星通信系统发展到第四代。苏联用于军事的有“闪电”、“宇宙”等对地球运动卫星系列和“虹”、“荧光屏”、“地平线”等对地球静止卫星通信系统,后由俄罗斯继承。中国于20世纪70年代初开始发展卫星通信,1984年4月8日成功发射了第一颗试验用对地球静止卫星;80年代初研制出卫星通信潜艇站和相应的岸站设备;90年代初研制出码分多址的舰载站及相应的岸站、遥控站设备;至1994年,海军已初步建立有十数个地面站构成的卫星通信网络,并与全军卫星通信联网。

发展趋势 卫星通信的发展趋势是:采用新体制;开辟新波段;加强星体综合研究,使卫星向长寿命、多功能、大容量、高效率发展;地球站向多规格、小型化、与地域网兼容发展;更充分利用卫星的轨道、功率及频谱资源,为综合业务数字网提供信道;发展移动卫星通信,为实现全球个人通信作准备;发展军用轻型移动卫星,进一步提高系统的机动性、保密性、抗干扰性和抗毁性。

相关海军百科

上一篇:卫星导航仪

下一篇:卫星通信中继船

猜你喜欢