1、 大 連 科 技 學(xué) 院 教 案 2014 2015 學(xué)年 第 2 學(xué)期 教 學(xué) 單 位 電氣工程系 課 程 名 稱 衛(wèi)星通信 課 程 編 號 0020308026 學(xué) 時(shí) 48 學(xué) 分 3 適 用 專 業(yè) 通信工程 年 級 2012 級 授 課 教 師 徐憲瑩 職 稱 助教 大連科技學(xué)院教務(wù)處制 課 程 教 學(xué) 實(shí) 施 計(jì) 劃 授課教師 輔導(dǎo)教師（助教） 實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）教學(xué)指導(dǎo)教師 時(shí)學(xué) 劃計(jì) 總 學(xué) 時(shí) 理論學(xué)時(shí) 多媒體教學(xué)學(xué)時(shí) 習(xí)題課 上機(jī)學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí) 48 48 包含在理 48 論課中 使 用教 材 名 稱 社出 版 出版時(shí)間 獲獎(jiǎng)情況衛(wèi)星通信導(dǎo)論（第 3 版） 電子工業(yè)出版社 201

2、1.07.01 “十一五”國家級規(guī) 劃教材參 考 書 目衛(wèi)星通信 西安電子科技大學(xué) 出版社12.01 2008 衛(wèi)星通信系統(tǒng)工程 國防工業(yè)出版社 2012.03.01 衛(wèi)星通信系統(tǒng) 國防工業(yè)出版社2012.12.09 教 學(xué) 基 本 要 求 1了解基本概念：衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成、頻率分配、衛(wèi)星通信的特點(diǎn)、應(yīng)用類型、發(fā)展歷史及趨勢。 2掌握基本計(jì)算：開普勒三大定理及計(jì)算、衛(wèi)星軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)及近地點(diǎn)速度計(jì)算、半長軸與高度間計(jì)算；重點(diǎn)掌握衛(wèi)星覆蓋特性計(jì)算：地心角、半視角、仰角、星地距離、覆蓋區(qū)半徑及面積；掌握自由空間傳播損耗、級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲溫度、接受系統(tǒng)的等效噪聲溫度計(jì)算。 3. 掌握多址技術(shù)：頻分多

3、址、時(shí)分多址、碼分多址、ALOHA 協(xié)議。 4. 了解星載和地球站設(shè)備：高功率放大器和低噪聲放大器、星載轉(zhuǎn)發(fā)器、通信地球站設(shè)備、MSS 移動(dòng)終端和信關(guān)站。 5. 了解 VSAT 通信網(wǎng)：重點(diǎn)掌握其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以及 VSAT 數(shù)據(jù)網(wǎng)和電話網(wǎng)的區(qū)別。 6. 了解并掌握幾類衛(wèi)星通信系統(tǒng)：衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)、衛(wèi)星數(shù)字電視廣播系統(tǒng)、衛(wèi)星定位于導(dǎo)航系統(tǒng)；了解它們各自的特點(diǎn)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用，掌握幾大系統(tǒng)間的區(qū)別；重點(diǎn)學(xué)習(xí)定位于導(dǎo)航原理。 教 學(xué) 改 革 與 創(chuàng) 新 布置幾個(gè)熱門話題，學(xué)生也可自己選定感興趣的話題，4-5 人一組，學(xué)生自主查閱相關(guān)資料，整理出論文文檔并制作 PPT 進(jìn)行

4、講解，鍛煉學(xué)生查閱資料、 整理資料、分析 問題、講解的能力，為學(xué)生工作面試、讀研深造做準(zhǔn)備。 考核方式考試成績+成績計(jì)算方法 平時(shí)成績考試成績 60%+平時(shí)成績 40% 章 節(jié) 名 稱 學(xué)時(shí)分配教學(xué)方法與手段 進(jìn)度計(jì)劃 （周次）衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述 第一章 4 理論講授 8-1 8-2 第二章 衛(wèi)星軌道 4 理論講授與習(xí)題指導(dǎo) 9-3 9-4 鏈路傳播工程 第三章 4 理論講授與習(xí)題指導(dǎo) 10-5 10-6 習(xí)題課 2 理論講授與習(xí)題指導(dǎo) 11-7 第四章 多址技術(shù)4 理論講授 11-8 12-9 星載和地球站設(shè)備 第五章4 理論講授 12-10 13-11 通信網(wǎng)第六章 VSAT 4 理論講授

5、13-12 14-13 衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)第七章 6 理論講授 14-14 15-15 15-16 衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)第八章 4 理論講授 16-17 16-18 衛(wèi)星數(shù)字電視廣播系統(tǒng) 第九章4 理論講授 17-19 17-20 第十章 衛(wèi)星定位與導(dǎo)航系統(tǒng) 6 理論講授 18-21 18-22 大作業(yè) 2 學(xué)生自主 19-23 總復(fù)習(xí) 2 理論講授與習(xí)題指導(dǎo) 19-24 課 堂 單 元 教 案 第課次 1 教學(xué)過程設(shè)計(jì)： 復(fù)習(xí) 分鐘；授新課 75 分鐘 討論 分鐘；其它 15 分鐘 授課類型（請打）：理論課? 討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 其它 教學(xué)方式（請打）：講授? 討論 示教 指導(dǎo) 其它 教學(xué)手段

6、（請打）：多媒體? 模型 實(shí)物 掛圖 音像 其它 教學(xué)目的： 了解為什么學(xué)習(xí)衛(wèi)星通信這門課程，衛(wèi)星通信在生活有什么重要用途，了解衛(wèi)星通信 系統(tǒng)相關(guān)的基本概念、系統(tǒng)組成等。 重點(diǎn)、難點(diǎn)及措施： 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的概念、組成、特點(diǎn)、應(yīng)用及業(yè)務(wù)。列舉生活中的例子。 思考題、課后作業(yè)： 教學(xué)基本內(nèi)容：（可另附頁） 1、介紹通信的概念及分類，引出衛(wèi)星通信的概念及所屬的通信類別介紹通信的概念及分類，引出衛(wèi)星通信的概念及所屬的通信類別 通信：在兩個(gè)或多個(gè)位置實(shí)現(xiàn)信息的傳輸、接收和處理。 有線通信：光纖、電纜、明線 無線通信：短波/超短波通信、微波中繼通信、地面移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通信是個(gè)人通信網(wǎng)的組成部分，

7、是地面通信網(wǎng)的補(bǔ)充。 衛(wèi)星通信是指利用衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站（或手持終端）之間、或者地球站與航天器之間通信的一種通信方式。 2、 通信衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)，有其自有的運(yùn)行軌道，接下來介紹衛(wèi)星軌道通信衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)，有其自有的運(yùn)行軌道，接下來介紹衛(wèi)星軌道 衛(wèi)星圍繞地球做無動(dòng)力飛行，運(yùn)行規(guī)律服從開普勒定律，軌道特性： （1）衛(wèi)星具有橢圓形軌道，地球的地心是橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)； （2）衛(wèi)星在軌道上以速度 V 運(yùn)動(dòng)的過程中，單位時(shí)間內(nèi)地心 O 與衛(wèi)星 S 的連線所掃過的面積相等；能夠推導(dǎo)出，衛(wèi)星靠近地球時(shí)運(yùn)動(dòng)速度較快，而離開地球較遠(yuǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)速度較慢； 3、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信

8、系統(tǒng)的組成 （1）空間段 主要是衛(wèi)星本身，星體包括兩大子系統(tǒng)：星載設(shè)備和衛(wèi)星母體。 （2）地面段 典型的地面段即地球站，包括地面衛(wèi)星控制中心（SCC, Satellite control center）及其跟蹤、遙測和指令站（TT&C, Tracking, telemetry and command station） 。 （3）用戶段：各種用戶終端 4 4、衛(wèi)星通信的特點(diǎn)、衛(wèi)星通信的特點(diǎn) （1）服務(wù)范圍寬：一顆 GEO 衛(wèi)星覆蓋全球表面的 42 % ，中低軌星座系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。 （2）可用頻段寬：從 150MHz30GHz(Ka 波段)，目前已開始開發(fā) Q、V 波段(4050GHz) 。

9、（3）網(wǎng)絡(luò)路由簡捷：旁路復(fù)雜的地面“網(wǎng)絡(luò)云” ，跨國公司專網(wǎng)。 （4）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度快、成本低：除建站外，無需地面施工，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。 （5）系統(tǒng)均勻服務(wù)，易引入新業(yè)務(wù)：統(tǒng)一的業(yè)務(wù)提供商，利于系統(tǒng)為各地區(qū)提供均勻的服務(wù)。 5、衛(wèi)星通信的業(yè)務(wù)類型，舉一些衛(wèi)星通信在生活中的例子（可放視頻資料）衛(wèi)星通信的業(yè)務(wù)類型，舉一些衛(wèi)星通信在生活中的例子（可放視頻資料） （1）衛(wèi)星視頻廣播業(yè)務(wù) （2）電話等交互式業(yè)務(wù) （3）數(shù)據(jù)通信和因特網(wǎng)業(yè)務(wù) （4）移動(dòng)通信業(yè)務(wù) 課 堂 單 元 教 案 課 2 次 第教學(xué)過程設(shè)計(jì)： 復(fù)習(xí) 5 分鐘；授新課 75 分鐘 討論 10 分鐘；其它 分鐘 授課類型（請打）：理論課?

10、討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 其它 教學(xué)方式（請打）：講授? 討論 示教 指導(dǎo) 其它 教學(xué)手段（請打）：多媒體? 模型 實(shí)物 掛圖 音像 其它 教學(xué)目的： 了解衛(wèi)星通信的發(fā)展歷程及趨勢、頻率分配等。 重點(diǎn)、難點(diǎn)及措施： 我國衛(wèi)星通信方面的發(fā)展及突出貢獻(xiàn)，舉例說明。 思考題、課后作業(yè)： 教學(xué)基本內(nèi)容：（可另附頁） 1、頻率分配 衛(wèi)星通信的頻率窗口：大氣對不同頻率電波傳播的吸收損耗差異很大，形成星地傳輸 的頻率窗口。吸收損耗在 22 和 60GHz 有峰值。 衛(wèi)星通信頻段：目前常用頻段有 L，S，C，X，Ku，Ka。 L L 頻段：12GHZ，一般記為 1.6/1.5G(上行/ 下行) ，用于 MSS，

11、GEO 衛(wèi)星測控。 S S 頻段：24GHz，用于 MSS，GEO 衛(wèi)星測控。 C C 頻段：47GHz，用于 FSS 和 MSS 的饋電鏈路。 Ku 頻段：1218GHz，用于 FSS，BSS。 Ka 頻段：2040GHz, 用于 FSS，MSS。 此外，VHF、UHF 用于低軌小衛(wèi)星通信。 VHF 頻段：0.10.3GHz，用于移動(dòng)、導(dǎo)航業(yè)務(wù) UHF 頻段：0.31.0GHz，用于移動(dòng)、導(dǎo)航業(yè)務(wù) 更高頻段 Q Q 頻段：36.046.0GHz， V V 頻段：46.056.0GHz 2、衛(wèi)星通信在中國的特殊地位衛(wèi)星通信在中國的特殊地位 左右的地區(qū)是地面網(wǎng)盲區(qū)，如 60 中國幅員遼闊、人口眾

12、多、地區(qū)發(fā)展不平衡、中國有 海洋、高山、沙漠和草原等，通信的困難甚至成為人們生存的障礙。 由于衛(wèi)星通信相對于地面通信網(wǎng)的綜合造價(jià)成本高，終端貴，因此，衛(wèi)星通信的市場定 位應(yīng)該是地面通信網(wǎng)的延伸和補(bǔ)充，主要服務(wù)于地面通信網(wǎng)不能覆蓋的區(qū)域及有特殊通信 需求的人群。 衛(wèi)星覆蓋區(qū)域廣，可以較經(jīng)濟(jì)地為地面蜂窩網(wǎng)覆蓋范圍以外的用戶-“唯星用戶”提 供移動(dòng)通信業(yè)務(wù) 解決邊遠(yuǎn)地區(qū)通信服務(wù)、企業(yè)專網(wǎng)、洲際通信、國防通信，與地面通信網(wǎng)結(jié)合解決廣域無縫覆蓋。 2、世界衛(wèi)星通信的發(fā)展歷史世界衛(wèi)星通信的發(fā)展歷史 1945 年 Clarke A. C. 提出三顆同步衛(wèi)星覆蓋全球 1957 年前蘇聯(lián)發(fā)射世界上第一顆衛(wèi)星 S

13、putnik 1963 年美國發(fā)射世界上第一顆同步軌道衛(wèi)星 SYNCOM 1964 年 INTERSAT 成立 1965 年第一顆商用同步衛(wèi)星“晨鳥”進(jìn)入軌道 1975 年第一次通過衛(wèi)星成功實(shí)現(xiàn)直接廣播試驗(yàn) 1979 年 INMARSAT 成立 1982 年國際海事衛(wèi)星通信進(jìn)入運(yùn)行 1984 年第一個(gè) DTH 系統(tǒng)在日本進(jìn)入運(yùn)行 1987 年 INMARSAT 成功進(jìn)行地面移動(dòng)衛(wèi)星通信試驗(yàn) 19891990 年 INMARSAT 將全球移動(dòng)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)擴(kuò)展到地面和空間移動(dòng)通信領(lǐng)域 1995 年 WRC 對非靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)分配新頻譜；商用 LEO 衛(wèi)星系統(tǒng) ORBCOM 第一次傳送低速數(shù)據(jù)試驗(yàn)

14、成功 1998 年通過 LEO 星座引入手機(jī)通信業(yè)務(wù) 19992000 年引入衛(wèi)星直接廣播語音業(yè)務(wù) 20002005 年引入寬帶個(gè)人通信，Ka 頻段發(fā)展迅速 3、中國衛(wèi)星通信的發(fā)展中國衛(wèi)星通信的發(fā)展 中國第一顆試驗(yàn)衛(wèi)星“東方紅一號”于 1970 年 4 月 24 日發(fā)射成功，重 37Kg，運(yùn)轉(zhuǎn)周期 110 分鐘，繞地球一周，以旋極化的全球波束向全球廣播“東方紅樂曲” 。 1984 年 8 月 8 日成功發(fā)射第一顆同步軌道試驗(yàn)通信衛(wèi)星“東方紅二-1” ，定位在 125E， 重 433Kg，攜帶 2 個(gè) 8W 的 C 頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，以全球波束輻射，中心波束為 23.4dBW。 1986 年 2 月

15、1 日“東方紅二號-2“成功定位在 103E，攜帶 2 個(gè) C 頻轉(zhuǎn)發(fā)器，以區(qū)域橢圓 波束輻射傳送，重 433Kg，中心波束為 34.5dBW。攜帶 2 個(gè) 8W 的 C 頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，以全球波束輻射，中心波束為 23.4dBW。 ，E87.5“定位在“中衛(wèi)一號對外稱，1“-“東二甲簡稱 1“-“東方紅二號甲日 7 月 3 年1988 波束中心指向 101.7E，34.11N，中心波束為 36dBW。4 個(gè) C 頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，二個(gè) 8W，二個(gè) 10W，以區(qū)域橢圓波束輻射傳送。衛(wèi)星重 441Kg，壽命 7 年。 1990 年 2 月 4 日“東方紅二號甲 3“簡稱“東二甲 3“，對外稱“中衛(wèi)三號“定

16、位在 98E， 波束中心指向 103.23E，33.84N，中心波束 36dBW。4 個(gè) C 頻段轉(zhuǎn)發(fā)器以區(qū)域橢圓波束輻射傳送。衛(wèi)星重 441Kg。 1993 年 7 月“中星五號”衛(wèi)星啟用，定位 115.5o，播出 8 個(gè)省級節(jié)目。 1996 年 7 月 3 日亞太一 A在西昌發(fā)射中心成功發(fā)射，本衛(wèi)星和亞太一號相同為 C 頻段雙極星， 定位于東經(jīng) 134E，臺灣地區(qū)信號覆蓋強(qiáng)度為 37dBm，接收容易。 1991 年 12 月 28 日“東方紅三號”發(fā)射但衛(wèi)星定位失敗。 1997 年 5 月 11 日新的“東方紅三號”又稱為“中衛(wèi) 6 號”發(fā)射成功，它是新型大功率的衛(wèi) 星，攜帶 24 個(gè) C

17、 頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，定位 125E。 1998 年 5 月 30 日新的“中衛(wèi)一號”發(fā)射成功。它是第一顆攜帶 Ku 頻段的新型大功率的衛(wèi) 星，攜帶 18 個(gè) C 頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，定位在 87.5E。 1998 年 7 月 18 日“鑫諾一號”發(fā)射成功。攜帶 14 個(gè) Ku 頻段轉(zhuǎn)發(fā)器和 24 個(gè) C 頻段轉(zhuǎn)發(fā)器 和一對 C-Ku 頻段互聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器，定位在 110.5 E。 2003 年 10 月 21 日 11 時(shí) 16 分，太原衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征”四號乙運(yùn)載火箭成功地將 中國與巴西聯(lián)合研制的第二顆“資源一號”衛(wèi)星和中國科學(xué)院研制的“創(chuàng)新一號”小衛(wèi)星送入太空。火箭發(fā)射 13 分鐘后， “資源一號”衛(wèi)星進(jìn)

18、入太陽同步軌道。火箭繼續(xù)飛行約 40 秒后， “創(chuàng)新一號”衛(wèi)星與火箭分離，進(jìn)入預(yù)定軌道。 2003 年 10 月 15 日，神州五號在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。 2005 年 10 月 12 日，神州五號在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。 2008 年 9 月 25 日成功發(fā)射 2006 年 10 月 29 日“鑫諾二號”衛(wèi)星在西昌發(fā)射成功，但是在定點(diǎn)過程中出現(xiàn)技術(shù)故障， 致使太陽帆板二次展開和通信天線展開未能完成，無法提供通信廣播傳輸服務(wù) 。 2000 年 10 月 31 日、12 月 21 日、2003 年 5 月 25 日、2007 年 2 月 3 日先后成功發(fā)射四顆 北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星 200

19、7 年 4 月 14 日中國成功發(fā)射了第一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星 o，覆蓋中國及周邊國軌道位置：E125 1 日“鑫諾三號”衛(wèi)星在西昌發(fā)射成功，62007 年月家和地區(qū)。 2008 年 4 月 25 日中國首顆數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號 01 星”在西昌發(fā)射成功，其任務(wù)是 為衛(wèi)星、飛船等航天器提高數(shù)據(jù)中繼和測控服務(wù) 2009 年 4 月 15 日第 2 顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射 2010 年 1 月 17 日第 3 顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射 4、衛(wèi)星通信的發(fā)展趨勢 同步衛(wèi)星向大容量、多波束、智能化方向發(fā)展 低軌衛(wèi)星與地面蜂窩通信相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全球個(gè)人通信 小衛(wèi)星通信地面站的廣

20、泛應(yīng)用 數(shù)字視頻廣播(DVB)和數(shù)字音頻廣播步入家庭和個(gè)人用戶 多媒體通信和 Internet 接入 微小衛(wèi)星、納衛(wèi)星和皮衛(wèi)星的快速發(fā)展 課 堂 單 元 教 案 第 3 課次 教學(xué)過程設(shè)計(jì)： 復(fù)習(xí) 5 分鐘；授新課 80 分鐘 討論 分鐘；其它 5 分鐘 授課類型（請打）：理論課? 討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 其它 教學(xué)方式（請打）：講授? 討論 示教 指導(dǎo) 其它 教學(xué)手段（請打）：多媒體? 模型 實(shí)物 掛圖 音像 其它 教學(xué)目的： 了解衛(wèi)星軌道特性、軌道分類、及地心坐標(biāo)系與衛(wèi)星軌道參數(shù)。 重點(diǎn)、難點(diǎn)及措施： 地心坐標(biāo)系與衛(wèi)星軌道參數(shù)，圖形展示 思考題、課后作業(yè)： 教學(xué)基本內(nèi)容：（可另附頁） 1、

21、假設(shè)地球是質(zhì)量均勻分布的圓球體，忽略太陽、月球和其它行星的引力作用，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)服從開普勒三大定律。 開普勒第一定律開普勒第一定律：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： P r2cos1eb e12)e(1aPa 開普勒第二定律開普勒第二定律：衛(wèi)星與地心的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。 21 Vu() (km/s)ra V 為衛(wèi)星在軌道上的瞬時(shí)速度。其中 a 為橢圓軌道的半長軸，r 為衛(wèi)星到地心的距離。u 為開932 m/s 普勒常數(shù)，u 值為 398601.58*10 開普勒第三定律開普勒第三定律：衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)周期的平方與軌道半長軸的 3 次方成正比。 3a2T su 932。/

22、s 值為 398601.58 10m u 為開普勒常數(shù)，u 2、地心坐標(biāo)系與衛(wèi)星軌道參數(shù)地心坐標(biāo)系與衛(wèi)星軌道參數(shù) 天球：人們?yōu)榱吮阌谘芯刻祗w，假想以空間任意點(diǎn)為中心，以無限長為半徑所作的球。 天赤道：延伸地球赤道面而同天球相交的大圓稱為“天赤道” 。 天極：向南北兩個(gè)方向無限延長地球自轉(zhuǎn)軸所在的直線，與天球形成兩個(gè)交點(diǎn)，分別叫作北天極與南天極。 黃道：從地球上看，太陽于一年之內(nèi)在恒星之間所走的視路徑，即地球的公轉(zhuǎn)軌道平面和天球相交的大圓。黃道和天赤道成 23 度 26 分的角，相交于春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)。 升節(jié)點(diǎn)（或升交點(diǎn)）：衛(wèi)星從地球的南半球向北半球飛行的時(shí)候經(jīng)過地球赤道平面的點(diǎn)。 春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)

23、：從地球上看，太陽沿黃道逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，黃道和天赤道在天球上存在相距 180的兩個(gè)交點(diǎn)，其中太陽沿黃道從天赤道以南向北通過天赤道的那一點(diǎn)，稱為春分點(diǎn)，與春分點(diǎn)相隔 180的另一點(diǎn)，稱為秋分點(diǎn)，太陽分別在每年的春分（3 月 21 日前后）和秋分（9 月 23 日前后）通過春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)。 簡單地說，春分點(diǎn)為太陽沿黃道從天赤道以南向北通過天赤道的那一點(diǎn)。 3、衛(wèi)星軌道的分類衛(wèi)星軌道的分類 （1）按衛(wèi)星軌道的傾角分 赤道軌道、順行軌道、極軌道、逆行軌道 ）按衛(wèi)星軌道的偏心率分 2（ 圓軌道、橢圓軌道、拋物線軌道、雙曲線軌道 （3）軌道的高度分 低軌道、中軌道、高軌道、地球靜止軌道 （4）按衛(wèi)星軌道的重復(fù)

24、特性分 回歸軌道、準(zhǔn)回歸軌道、非回歸軌道 課 堂 單 元 教 案 課第 4 次教學(xué)過程設(shè)計(jì)： 復(fù)習(xí) 5 分鐘；授新課 80 分鐘 討論 分鐘；其它 5 分鐘 授課類型（請打）：理論課? 討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 其它 教學(xué)方式（請打）：講授? 討論 示教 指導(dǎo) 其它 教學(xué)手段（請打）：多媒體? 模型 實(shí)物 掛圖 音像 其它 教學(xué)目的： 掌握衛(wèi)星覆蓋特性計(jì)算 重點(diǎn)、難點(diǎn)及措施： 衛(wèi)星覆蓋特性計(jì)算，包括地心角、半視角、仰角、覆蓋區(qū)面積、衛(wèi)星連續(xù)服務(wù)時(shí)間等。 例題講解，課堂連續(xù)加深理解。 思考題、課后作業(yè)： 習(xí)題 2.2 2.4 教學(xué)基本內(nèi)容：（可另附頁） 1、衛(wèi)星軌道攝動(dòng)衛(wèi)星軌道攝動(dòng) 原因：地球形狀

25、不規(guī)則、大氣阻力、太陽和月球引力。 (1) 地球非球形引起的攝動(dòng)，表現(xiàn)為： 衛(wèi)星的軌道面繞地軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng) 近地點(diǎn)位置變化 （2）大氣阻力的影響 衛(wèi)星軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)降低，長軸縮短，即運(yùn)行周期縮短 偏心率減小，軌道愈變愈圓 2、衛(wèi)星的定位衛(wèi)星的定位 衛(wèi)星在外層空間沿著軌道運(yùn)行，而地球在不斷地自轉(zhuǎn)。衛(wèi)星在沿著橢圓軌道繞地球運(yùn)行時(shí)，其后一圈運(yùn)行的星下點(diǎn)軌跡一般不重復(fù)前一圈運(yùn)行的星下點(diǎn)軌跡。 沿橢圓軌道運(yùn)行的衛(wèi)星在某一圈運(yùn)行的星下點(diǎn)軌跡由以下方程決定（定義該圈運(yùn)行通過 。升節(jié)點(diǎn)的時(shí)刻作為度量零點(diǎn)） ) (1)sinarcsin(sinis )tgwtarctg(cosie0s ooo)90(180180oo

26、o ) (2)9090 0(ooo)180(90180 3、衛(wèi)星覆蓋特性計(jì)算 （1）星下覆蓋區(qū)對應(yīng)的地球中心角 (覆蓋地心角)為： Recosearccose (5) Rhe 2 為：）仰角 e（ hRe）sinarccos（ 6e s）終端到衛(wèi)星的距離，表示為：（3 22 (7)(sRRh2cos)R(hR eeee）衛(wèi)星的覆蓋區(qū)域面積為：4（ 2) (9)cos(1RA2e 4、例題 2 頁例題 26 教材 5、軌道特性對通信系統(tǒng)性能的影響 多普勒頻移、日蝕、日凌中斷 課 堂 單 元 教 案 課次第 5 教學(xué)過程設(shè)計(jì)： 復(fù)習(xí) 5 分鐘；授新課 80 分鐘 討論 分鐘；其它 5 分鐘 授課類

27、型（請打）：理論課? 討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 其它 教學(xué)方式（請打）：講授 ? 討論 示教 指導(dǎo) 其它 教學(xué)手段（請打）：多媒體? 模型 實(shí)物 掛圖 音像 其它 教學(xué)目的： 掌握星地鏈路傳播特性及其計(jì)算。 重點(diǎn)、難點(diǎn)及措施： 自由空間傳播損耗計(jì)算。例題講解。 思考題、課后作業(yè)： 習(xí)題 3.1 教學(xué)基本內(nèi)容：（可另附頁） 1、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù) 等效全向輻射功率（EIRP） 定義：地球站或衛(wèi)星的天線發(fā)射功率 P 與該天線增益 G 的乘積。 表明了定向天線 在最大輻射方向?qū)嶋H所輻射的功率。 EIRP=PG，或 EIRP(dBW)= P(dBW)+G(dB) 噪聲溫

28、度（T） e定義：將噪聲系數(shù)折合為電阻元件在相當(dāng)于某溫度下的熱噪聲，溫度以絕對溫度 K 計(jì)。噪聲溫度（T）與噪聲系數(shù)(N）的關(guān)系為：N=10lg(1+T/290)dB eFFe品質(zhì)因素（G/T） e定義：天線增益與噪聲溫度的比值。 G/T=G(dB)-10lgT(dB/K) ee 2、天線增益的計(jì)算公式天線增益的計(jì)算公式 衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中的天線增益可以按下式進(jìn)行計(jì)算： 4A4GA (2-3)e22 3、星星- -地鏈路傳播特性地鏈路傳播特性 自由空間電波傳播是無線電波最基本、最簡單的傳播方式。自由空間是一個(gè)理想化的概念，為人們研究電波傳播提供了一個(gè)簡化的計(jì)算環(huán)境。 L92.4420lgd20

29、lgf (dB) (2-8) f 電波從點(diǎn)源全向天線發(fā)出后在自由空間傳播，能量將擴(kuò)散到一個(gè)球面上。如用定向天線，電波將向某一方向會(huì)聚，在此方向上獲得增益，那么到達(dá)接收點(diǎn)的信號功率為： PGGRTT PRL f 22df4d4 (2-5)Lf c 、例題講解 4ooo的地球站對衛(wèi)星的仰角、信號傳播距離。若 E110E90，求位于 N40，若靜止衛(wèi)星定位于 射頻頻率為 6GHz，計(jì)算鏈路的自由空間傳播損耗。 解：cos0.302cos422381.023d oo20cos1.0230.302cos40d42238d422381.0230.3020.7660.9397422380.805637910

30、(km)L92.4420lgd20lgf (dB) f = 92.4420lg3791020lg6 =92.44+204.57875+200.77815 =199.578(dB) 課 堂 單 元 教 案 課第 6 次 教學(xué)過程設(shè)計(jì)： 復(fù)習(xí) 5 分鐘；授新課 80 分鐘 討論 分鐘；其它 5 分鐘 授課類型（請打）：理論課? 討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 其它 教學(xué)方式（請打）：講授? 討論 示教 指導(dǎo) 其它 教學(xué)手段（請打）：多媒體? 模型 實(shí)物 掛圖 音像 其它 教學(xué)目的： 掌握等效噪聲溫度與噪聲系數(shù)計(jì)算公式、有耗無源網(wǎng)絡(luò)等效噪聲溫度、級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲溫度計(jì)算、以及接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度 重點(diǎn)、

31、難點(diǎn)及措施： 級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲溫度、以及接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度的計(jì)算，以及他們二者的區(qū)別。 例題講解，分析比較。 思考題、課后作業(yè)： 習(xí)題 3.4 教學(xué)基本內(nèi)容：（可另附頁） 1、鏈路附加損耗 （1）大氣吸收損耗 在大氣各種氣體中，水蒸汽、氧氣對電波的吸收衰減起主要作用，水蒸汽的第一吸收峰在22GHz，氧氣在 60GHz(3580GHz 間)。對非常低的水蒸汽密度，衰減可假定與水蒸汽密度成正比。由于在 22GHz 和 60GHz 處有較大的損耗峰存在，這些頻率不宜用于星-地鏈路，但可用于星間鏈路。總體上，大氣吸收損耗隨頻率的增加而增大。在 0.3-l0GHz 的頻段，大氣損耗小，適合于電波傳

32、播，這一頻段是當(dāng)前應(yīng)用最多的頻段。30GHz 附近也有一個(gè)低損耗區(qū)。 （2）雨衰和云霧的影響 在雨天或有霧的氣象條件下，雨滴和霧對于較高頻率（10GHz 以上）的電波會(huì)產(chǎn)生散射和吸收作用，從而引入較大的附加損耗，稱為雨衰。 =() lL 仰角為 的傳播路徑上的降雨衰減量為： RRR是降()l是降雨衰減系數(shù)，定義為由雨滴引起的單位長度上的衰減，單位 dBkm；RR 雨地區(qū)的等效路徑長度，定義為當(dāng)仰角為 時(shí)傳播路徑上產(chǎn)生的總降雨衰減(dB)與對應(yīng)于地球站所在地降雨強(qiáng)度的降雨衰減系數(shù)比(dBkm)，單位為 km。 （3）大氣折射的影響 大氣折射率隨著高度的增加、大氣密度的減小而減小，電波射線因折射率

33、隨高度變化而產(chǎn)生彎曲，波束上翹一個(gè)角度增量。 大氣折射率的變動(dòng)對穿越大氣的電波起到一個(gè)凹透鏡的作用，使電波產(chǎn)生微小的散焦衰減，衰減量與頻率無關(guān)。在仰角大于 5 度時(shí)，散焦衰減小于 0.2dB。此外，因大氣湍流引起的大氣指數(shù)的變化，使電波向各個(gè)方向上散射，導(dǎo)致電波到達(dá)大口面天線時(shí)振幅和相位不均勻分布，引起散射衰落，這類損耗較小。 （4）電離層閃爍和多徑 電離層內(nèi)存在電子密度的隨機(jī)不均勻性而引起閃爍，可使信號產(chǎn)生折射。 電離層中不均勻體的發(fā)生和發(fā)展，造成了穿越其中的電波的散射，使得電磁能量在時(shí)空中重新分布，造成電波信號的幅度、相位、到達(dá)角、極化狀態(tài)等發(fā)生短期不規(guī)則變化。 對閃爍深度大的地區(qū)，用編碼

34、、交織、重發(fā)等技術(shù)，來克服衰落，減少電離層閃爍的影響；其它地區(qū)可用適當(dāng)增加儲備余量的方法克服電離層閃爍的影響。 2、衛(wèi)星移動(dòng)通信鏈路特性衛(wèi)星移動(dòng)通信鏈路特性 接收信號的強(qiáng)度 r(t)服從對數(shù)高斯條件下的 Rician 分布，相位服從0,2 的均勻分布 1 3、噪聲與干擾噪聲與干擾 （1）系統(tǒng)熱噪聲 熱噪聲：只要傳導(dǎo)媒質(zhì)不處于絕對溫度的零度，其中的帶電粒子就存在隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生對信號形成干擾的噪聲，稱為熱噪聲。 噪聲功率譜密度: n=KT 0 網(wǎng)絡(luò)輸出噪聲功率 N： 0 NNNKTBAKTBA (2-22)e000i : 等效噪聲溫度與噪聲系數(shù) ：定義為輸入信噪比與輸出信噪比的比值 。N 噪聲系數(shù)

35、FS/NS/KBTT eiii0 (2-23)N1FS/NS/KB(TT)T 0eoi0o網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲溫度 T 可以表示為： e T(N1)T (2-24)oFe : 有耗無源網(wǎng)絡(luò)（饋線等）的等效噪聲溫度 在輸入、輸出端匹配的情況下，輸出端負(fù)載得到的噪聲功率 N 為o NkBT 00 同時(shí)輸出噪聲功率還可以表示為輸入噪聲功率對輸出的貢獻(xiàn)，加上網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部噪聲對輸出的貢獻(xiàn)。假設(shè)無源網(wǎng)絡(luò)的損耗為 L，增益為 A=1/L。則網(wǎng)絡(luò)輸出噪聲功率為： FF NkBT/LkBT/L Fe0F0 級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲溫度 ATkBT1e01 AAkBTkBATT212021ee AAAkBTAATTAkBATkB

36、en031en2122nne 級網(wǎng)絡(luò)輸出噪聲功率為：n ATkBATAn201ne （2）宇宙噪聲 宇宙噪聲來自于外層空間星體的熱氣體在星際空間的輻射，其中最主要的噪聲干擾 源來自太陽。 （3）其他干擾 衛(wèi)星通信系統(tǒng)內(nèi)的其他噪聲干擾主要包括系統(tǒng)間干擾、共道干擾、互調(diào)干擾、交叉極化干擾等。 系統(tǒng)間干擾：如衛(wèi)星通信系統(tǒng)與地面微波通信系統(tǒng)之間的干擾 共道干擾：為了充分利用頻率資源，常采用空間頻率復(fù)用技術(shù)，相同頻道可能分配在指向不同地區(qū)的兩個(gè)波束覆蓋區(qū)，但波束間的隔離往往并不十分理想，從而產(chǎn)生共信道干擾。 交叉極化干擾：為了充分利用頻率資源，衛(wèi)星通信系統(tǒng)常采用極化隔離頻率復(fù)用技術(shù)，即兩個(gè)波束的指向區(qū)域

37、可能是重疊的并且使用相同的頻率，通過使用不同的極化方式來實(shí)現(xiàn)信號間的隔離。由于極化的不完全正交可能造成干擾，即能量從一種極化狀態(tài)耦合到另一種極化狀態(tài)引起的干擾。這也是一種共道干擾。 互調(diào)干擾：當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)器用于轉(zhuǎn)發(fā)多載波信號時(shí)，總是希望轉(zhuǎn)發(fā)器有較高的功率效率，但高效 率的功放可能產(chǎn)生較明顯的非線性，使各載波信號之間形成互調(diào)干擾。 4、接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度 T（T主要由接收機(jī)的前級低噪聲放大若接收機(jī)等效噪聲溫度為接收機(jī)的等效噪聲溫度rere器LNA 確定） ，則整個(gè)接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度 T 為 TTTTreaeFe T1aTT （12-35） re0LLFF 課 堂 單 元 教 案 課第 7 次

38、教學(xué)過程設(shè)計(jì)： 復(fù)習(xí) 10 分鐘；授新課 0 分鐘 討論 分鐘；其它 80 分鐘 授課類型（請打）：理論課 討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課? 其它 教學(xué)方式（請打）：講授 討論 示教 指導(dǎo)? 其它 教學(xué)手段（請打）：多媒體? 模型 實(shí)物 掛圖 音像 其它 教學(xué)目的： 復(fù)習(xí)第二章與第三章計(jì)算內(nèi)容與公式，理解并熟練掌握相關(guān)計(jì)算。 重點(diǎn)、難點(diǎn)及措施： 衛(wèi)星覆蓋特性計(jì)算、鏈路傳輸特性計(jì)算、等效噪聲溫度計(jì)算。 思考題、課后作業(yè)： 教學(xué)基本內(nèi)容：（可另附頁） 例題 1： o，106356.755km 假設(shè)地球半徑為，系統(tǒng)要求用戶終端的最小仰角為衛(wèi)星繞地球做圓軌道運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星距地面的高度為 785km，求 （1）單顆

39、衛(wèi)星的覆蓋區(qū)域面積； （2）用戶到衛(wèi)星的傳播時(shí)延； ）用戶可以與衛(wèi)星通信的最長時(shí)間。3（ 例題二： 有一個(gè)由 N 顆地球靜止軌道衛(wèi)星組成的通信系統(tǒng)，已知靜止軌道衛(wèi)星高度H36000km，假定o 。為使該通信系統(tǒng)能夠完全覆蓋地球赤道，問至少要有多少顆 E20 地球站天線最小仰角min衛(wèi)星（N）？ 例題三： ）0.55（天線效率為的拋物面天線的增益。3m 時(shí)，口徑 6GHz 計(jì)算頻率為 例題四： 某地球站使用 5m 的天線，工作頻率為 12GHz，天線噪聲溫度為 100K，接收機(jī)前端噪聲溫度為 120K，試計(jì)算 G/T 值（天線與接收機(jī)之間的饋線損耗忽略，天線效率為 0.55） 例題五： 兩個(gè)放大

40、器級聯(lián)，每個(gè)有 10dB 的增益，噪聲溫度 200K，計(jì)算總增益和相對輸入的等效噪聲溫度。 解：總增益為：G=G+G= 20 (dB)， 21 而相對輸入的等效噪聲溫度為： 課 堂 單 元 教 案 課第 8 次 教學(xué)過程設(shè)計(jì)： 復(fù)習(xí) 5 分鐘；授新課 80 分鐘 討論 分鐘；其它 5 分鐘 授課類型（請打）：理論課? 討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 其它 教學(xué)方式（請打）：講授? 討論 示教 指導(dǎo) 其它 教學(xué)手段（請打）：多媒體? 模型 實(shí)物 掛圖 音像 其它 教學(xué)目的： 掌握多址技術(shù)，了解多址技術(shù)與多路復(fù)用的差別。 重點(diǎn)、難點(diǎn)及措施： 各種多址技術(shù)的特點(diǎn)與區(qū)別。交叉對比講解。 思考題、課后作業(yè)： 教學(xué)基本內(nèi)容：（可另附頁） 1 1、多路復(fù)用和多址聯(lián)接、多路復(fù)用和多址聯(lián)接 多路復(fù)用：將來自不同信息源的各路信息，按某種方式合并成一個(gè)多路信號，然后通過同 一個(gè)信道傳送給接收端。接收端再從該多路信號中按相應(yīng)方式分離出各路信號，分送給不同的用戶或終端。 簡而言之，多路復(fù)用是利用一條信道同時(shí)傳輸多路信號的一種技術(shù)，可以解決在同一信道內(nèi)同時(shí)傳送多個(gè)信號的問題。 多路復(fù)用方式可分為頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用、波分復(fù)用等。 多址聯(lián)接：指多個(gè)通信站的射頻