南京郵電大學
通訊與資訊工程學院
衛星通訊綜合實驗報告
學院專業
班級學號
姓名實驗一衛星業務訊號傳輸測試
實驗二地面站品質因數 (g/t) 測試
衛星通訊技術實驗室
2023年10月16日
實驗一衛星業務訊號傳輸測試
一、實驗目的
1．掌握衛星通訊系統的組成及其工作原理。
2．掌握可攜式、固定式衛星通訊地面站的裝置組成。
3．掌握衛星通訊地面站傳送和接收引數的調整。
4． 掌握、誤位元速率和接收訊號頻譜的測量方法。
二、實驗內容
1．安裝調整可攜式、固定式衛星通訊地面站裝置，使其工作正常。
2．調整可攜式、固定式衛星通訊地面站天線對準目標衛星。
3．利用衛星鏈路在可攜式、固定式兩個地面站之間傳輸業務（ip**或其他）訊號。
4．按要求調整便攜站、固定站的接收和傳送引數，使衛星通訊系統處於最佳工作狀態。
5．改變傳輸速率，測試不同傳輸速率下便攜站發、固定站收的、誤位元速率和接收訊號頻譜。
三、實驗原理
3．1衛星通訊系統的組成及其工作原理
1． 衛星通訊系統的組成及各部分作用
圖1-1是實驗用的一種簡單的衛星通訊系統，它由一顆通訊衛星、兩個地面站和上行線路、下行線路所組成並構成衛星鏈路，進行雙向業務訊號傳輸測試。
衛星通訊系統一般由空間段和地面段組成。空間段包含一顆或幾顆衛星，地面段由多個地面站組成。
1) 衛星**器
衛星**器是乙個建立在空間的微波中繼站。衛星**器由天線、雙工器、接收裝置、變頻器和發射裝置組成。其作用是將地面站發來的上行訊號進行低雜訊放大，變頻，再經功率放大後傳送到其他地面站。
2) 上行線路、下行線路
在衛星通訊系統中，從發射地面站到衛星的這一段線路稱為上行線路，從衛星到接收地面站的這一段線路稱為下行線路。上行線路、下行線路都是電磁波的傳播空間，電磁波將通訊衛星和地面站連線起來構成衛星通訊鏈路，完成衛星通訊的長途傳輸任務。
地面站將訊號傳送到衛星所採用的頻率稱為上行頻率、衛星將訊號傳送到地面站所採用的頻率稱為下行頻率。因為上行訊號和下行訊號所走的路徑是相同的，而且收發共用同一副天線，為使收發訊號互不干擾，地面站上發射頻率和接收頻率是不一樣的，一般上行頻率高於下行頻率。
實驗中，地面站的發射頻率為14.00～14.5ghz，接收頻率為12.25～12.75ghz。
圖1-1 衛星業務訊號傳輸測試原理框圖
3） 衛星通訊地面站
衛星通訊地面站是衛星通訊系統中設定在地面上的通訊終端站，使用者通過地面站接入衛星通訊線路，進行衛星通訊。地面站的作用是向衛星傳送和接收來自衛星的各種訊號。地面站上的主要裝置及其作用是：
(1) 天饋線
天饋線由天線、饋線、雙工器、天線伺服控制器等部分組成。天線用來向衛星發射訊號，同時接收來自衛星的訊號。雙工器將地面站的接收訊號和發射訊號分開、保證接收訊號和發射訊號互不干擾。
天線伺服控制器用來調整天線對準衛星，並對衛星進行高精度跟蹤。
(2) buc
buc是上變頻功率放大器，其任務是將調製器送來的中頻已調訊號進行上變頻和高功率放大。
(3) lnb
lnb是低雜訊下變頻器，其任務是將接收的衛星訊號進行低雜訊放大和下變頻。
(4) 衛星數據機
衛星數據機工作在l頻段，主要對傳送資料進行通道編碼(完成擾碼、差分編碼、前向糾錯編碼)和調製，對接收訊號進行解調和通道解碼（完成前向糾錯解碼、差分解碼、去擾碼）。並測出誤位元速率和eb/n0。
2．訊號流程
1）便攜站發→固定站收
在可攜式地面站上，使用者(ip**訊號或影象訊號)訊號經乙太網交換機送到衛星調製器進行調製變成已調中頻（0.95-1.45ghz）訊號。
此中頻訊號經buc變成上行頻率（14.00-14.50 ghz）訊號，再經高功率放大器放大後由天線傳送到衛星。
衛星收到地面站發來的上行頻率（14.00-14.50 ghz）訊號後，首先進行低雜訊放大，然後進行變頻，將上行頻率 (14.
00-14.50 ghz) 訊號變成下行頻率（12.25-12.
75 ghz）訊號，再經功率放大後將訊號傳送到固定式地面站。
固定式地面站收到衛星下行頻率（12.25-12.75 ghz）訊號後，首先進入lnb進行低雜訊放大和下變頻，將下行頻率訊號變成中頻（0.
95-1.45ghz）訊號。此中頻訊號經功分器分成兩路：
一路送衛星解調器進行解調，解調後的訊號經乙太網交換機送到使用者。同時從衛星解調器上讀出和誤位元速率。
另一路訊號送至頻譜分析儀，通過調整頻譜分析儀測出衛星下行訊號的頻譜。
2）固定站發→便攜站收固定站發→便攜站收的過程與上述一樣。
3．2地面站天線對準衛星的調整
1．地面站天線對準衛星的方位角、仰角和極化角
地面站天線對準衛星的調整主要是調整天線對準衛星的方位角、仰角和極化角。
1）方位角：從接收點到衛星的視線在接收點的水平面上有一條正投影線，從接收點的正北方向開始，順時針方向至這條正投影線的角度就是方位角。
2）仰角：從接收點仰望衛星的視線於水平線構成的夾角稱為仰角。
3）極化角：極化角是指由於接收者所在地位置與衛星所在軌的經度差及地面曲率的影響，而使天線饋源波導口相對於地面所形成的傾角。方位角、仰角和極化角示意圖如圖1-2所示：
圖1-2 方位角、仰角、極化角示意圖
4）方位角、仰角、極化角計算公式
方位角、仰角、極化角是由地面站天線位置和同步軌道衛星的位置確定的。
設地面站經度為λe (東經為正，西經為負)，緯度為φe (北緯為正，南緯為負)，衛星經度為λs (東經為正，西經為負)，方位以正北為零，順時針方向為正，利用靜止衛星和地面站的幾何關係，可推出地面站天線對準衛星的方位角az、仰角el和極化角p 的計算公式。
當地面站天線位於北半面時，計算公式為：
1-1）
1-2）
1-3）
式中：re—— 地球半經（6378km）；
h——同步衛星距地球面的高度（35786km）。
2．地面站天線指向和極化角旋向的判定方法
天線的指向是由方位角和仰角確定的，天線的極化旋向是由極化角確定的。
方位角以正北為基準00，順時針旋轉為正，逆時針旋轉為負。正東為900，正南為1800，正西為2700。
1) 方位角的確定方法：分為az=1800、az＜1800、az＞1800 三種情況。其指向示意圖1-3所示。
圖1-3 方位角指向示意圖
當az =1800時，表示衛星位於地面站的正南方，天線指向正南。
當az＜1800時，表示衛星位於地面站的東南方，天線指向正南偏東的角度為1800-az。
當az＞1800時，表示衛星位於地面站的西南方，天線指向正南偏西的角度為az-1800。
2) 仰角的確定方法：可分為el=00，00＜el＜900，el=900 三種情況。其指向示意圖1-4所示。
圖1-4 俯仰角指向示意圖
當el=00時，天線的口麵垂直於地面；當el=900時，天線的口麵平行於地面。
3) 極化角旋向的確定方法：分為：p＜0，p=0，p＞0三種情況。極化角調整示意圖如圖1-5所示：
圖1-5是當地面站位於北半面時，觀察者面向靜止衛星時，天線極化角的調整示意圖。圖中列出了水平極化的情況。垂直極化的調整方法與此相同。
p＜0p=0p＞0
圖1-5 極化角調整示意圖
當極化角p=0時，地面站與衛星同經度，其極化為理想的水平極化或垂直極化。
當極化角p＞0時，天線極化右旋。右旋是指觀測者面向靜止衛星，右手拇指指向衛星時，其餘四指握轉的旋向。
當極化角p＜0時，天線極化左旋。左旋是指觀測者面向靜止衛星，左手拇指指向衛星時，其餘四指握轉的旋向。
3．地面站天線對準衛星的方位角、仰角和極化角調整
1）天線方位角的調整
首先用羅盤或指南針找到正南方，再調整天線的方位調整裝置使天線正對正南，如果方位角az大於1800，則調整天線向正南偏西轉動az-1800，如果az小於1800，則調整天線向正南偏東方向轉動1800-az。
2）天線仰角的調整
首先調整天線仰角調整裝置，再用羅盤儀量出仰角，直至天線仰角等於仰角的理論計算值。
3）天線極化角的調整
（1）極化的概念
衛星訊號的極化有線極化和圓極化兩大類。
當電場向量的指向隨時間的變化始終是一條直線時，稱為線極化（包括水平極化和垂直極化）。
當電場向量的指向隨時間的變化是乙個圓時，稱為圓極化（包括左旋圓極化和右旋圓極化）。
（2）衛星輻射極化波的極化定義
衛星輻射波的極化定義是以衛星軸系為基準的，衛星運動軌跡近似為圓。
當電場向量的方向與衛星所在點的圓的切線方向一致時，衛星輻射的訊號為水平極化波。
當電場向量的方向與衛星運動軌道平面（赤道平面）垂直時，衛星輻射的訊號為垂直極化波。
（3）地面站接收天線的極化定義
地面站接收天線的極化定義是以衛星接收點的地平面為基準的。
當電場向量的方向平行於地面時，稱為水平極化。當電場向量的方向垂直於地面時，稱為垂直極化。
天線雙工器的接收埠和傳送埠採用的是矩形波導。
當矩形波導口的窄邊平行於地平面時，電場向量平行於地面，定義為水平極化，接收的是水平極化波。
當矩形波導口的窄邊垂直於地面時，電場向量也垂直於地面，定義為垂直極化，接收的是垂直極化波。
（4）極化角的調整
**極化的天線中，垂直極化波要用垂直極化的天線接收，水平極化波要用水平極化的天線來接收。
當接收天線的極化方向與衛星發射波的極化方向一致時，接收到的訊號最大。
衛星通訊小站施工服務規範
1 各施工小組要注意言談舉止，使用文明用語，堅決杜絕與施工現場人員發生頂撞 激烈的語言衝突，做到文明施工 2 施工小組人員原則上不允許在施工現場就餐或接受現場人員的就餐邀請，如果施工地點偏僻，另行考慮 3 每個施工小組2人，指定1人為總負責人員，負責工程整體情況及安全問題，另一人負責技術及其他問題，...
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