地球段子系统

卫星通信系统的地球段主要由两个地面站组成。它们是发射地面站和接收地面站。

发射地球站将信息信号发送到卫星。而接收地面站则从卫星接收信息信号。有时,同一个地面站既可用于发射也可用于接收。

一般来说,地面站以下列形式之一接收基带信号。语音信号和视频信号以模拟形式或数字形式接收。

最初,模拟调制技术(称为FM 调制)用于传输模拟形式的语音和视频信号。后来,数字调制技术(即频移键控(FSK)和相移键控(PSK))用于传输这些信号。因为语音和视频信号都是通过从模拟信号转换为数字信号来表示的。

地面站框图

地面站的设计不仅取决于地面站的位置,还取决于其他一些因素。地面站的位置可以是陆地、海上船舶和飞机。相关因素包括服务提供类型、频段利用率、发射机、接收机和天线特性。

数字地面站框图如下图所示。

数字地面站

从上图我们可以轻松了解地面站的工作原理。任何地面站都有四个主要子系统。这些是发射器、接收器、天线和跟踪子系统。

发射器

二进制(数字)信息从地面网络进入地面站的基带设备。编码器包括纠错位,以尽量减少误码率。

在卫星通信中,可以使用带宽为 36 MHz 的转发器将中频(IF)选择为 70 MHz。同样,也可以使用带宽为 54 MHz 或 72 MHz 的转发器将 IF 选择为 140 MHz。

上变频器将调制信号的频率转换为更高的频率。该信号将使用高功率放大器放大。地面站天线发射此信号。

接收器

接收期间,地面站天线接收下行信号。这是一个低电平调制的 RF 信号。一般来说,接收信号的信号强度会较低。因此,为了放大该信号,需要使用低噪声放大器 (LNA)。因此,信噪比 (SNR) 值会有所改善。

RF 信号可以 下变频 为中频 (IF) 值,即 70 或 140 MHz。因为在这些中频下解调很容易。

解码器 的功能与编码器的功能正好相反。因此,解码器通过删除纠错位并纠正位位置(如果有)来生成无错误的二进制信息。

该二进制信息提供给基带设备进行进一步处理,然后传送到地面网络。

地面站天线

地面站天线的主要部分是馈电系统和天线反射器。这两个部分结合在一起辐射或接收电磁波。由于馈电系统遵循互易定理,因此地面站天线适用于发射和接收电磁波。

抛物面反射器用作地面站的主天线。这些反射器的增益很高。它们能够将平行光束聚焦到焦点处,馈电系统就位于焦点处。

跟踪子系统

跟踪子系统跟踪卫星,并确保光束朝向卫星,以便建立通信。地面站中的跟踪系统主要执行两项功能。即卫星捕获和卫星跟踪。跟踪可以通过以下方式之一完成。即自动跟踪、手动跟踪和程序跟踪。