第3章卫星地球站
卫星地球站作业指导书
卫星地球站作业指导书一、引言卫星地球站是现代通信技术的重要组成部份，它承担着接收和发送卫星信号的重要任务。
本文旨在提供一份卫星地球站作业指导书，以匡助操作人员更好地理解和执行相关任务。
二、卫星地球站的基本原理卫星地球站通过接收和发送信号与卫星进行通信。
其基本原理包括以下几个方面：1. 接收信号：卫星地球站通过天线接收来自卫星的信号，信号经过放大、滤波等处理后传输到接收设备中。
2. 发送信号：卫星地球站通过发送设备将信号发送给卫星，经过卫星中继后传输到目标地点。
3. 信号处理：卫星地球站对接收到的信号进行解调、解码等处理，以获取有效信息。
三、卫星地球站的操作指南1. 设备检查：在进行卫星地球站操作之前，必须进行设备检查，确保各项设备正常工作。
包括天线、接收设备、发送设备等。
2. 信号接收：打开接收设备，调整天线方向，确保接收到卫星信号。
根据具体情况，可能需要调整天线的仰角和方位角。
3. 信号处理：将接收到的信号传输到信号处理设备中，进行解调、解码等处理。
根据需要，可能需要对信号进行滤波、放大等操作。
4. 信号发送：将处理后的信号发送给卫星，经过卫星中继后传输到目标地点。
在发送之前，需要确保发送设备正常工作。
5. 故障排除：如果在操作过程中发现设备故障或者信号传输异常，应及时进行故障排除。
可以检查设备连接、调整天线方向等。
6. 安全注意事项：在进行卫星地球站操作时，应注意安全事项。
避免触电、避免误操作等。
四、卫星地球站的应用领域卫星地球站广泛应用于通信、广播、电视等领域。
具体应用包括：1. 通信：卫星地球站可用于长距离通信，解决地理位置分散的通信需求，例如海洋通信、航空通信等。
2. 广播：卫星地球站可用于广播电台、电视台等媒体的信号传输，实现全球范围内的广播覆盖。
3. 灾害应急：卫星地球站可用于灾害应急通信，为灾区提供紧急救援和通信支持。
4. 军事通信：卫星地球站在军事通信中起着重要作用，保障军队的指挥和通信需求。
卫星地球站作业指导书
卫星通信地球站作业指导书目录第一章施工准备第二章安装设备第三章信号电缆和电力电缆的布放第四章安装天线第五章设备的清洁与通电检查第六章单机测试第七章地球站入网验证测试第八章站内系统测试第九章环回链路性能的测试1.1施工人员要向项目负责人了解工程特点，施工方案，工艺要求，施工质量标准，安全注意事项等；1.2 施工人员应熟悉有关施工图纸及相关技术说明书；1.3施工人员应与建设单位负责人及工地代表共同按设计文件核对各种波导元器件的品种、型号、数量和外观检查；1.4对主要设备开箱检查合格证、说明书、测试记录和备件，登记后妥善保管，以备交工时办理交接手续；1.5检查施工测试用仪器、仪表应在计量检验有效期内，技术指标符合要求。
2.1根据机房平面布置设计图，详细核对设备安装位置尺寸，画出列线，确定设备安装位置；将地沟、工作地线、保护地线、高频铜带地线敷设好；2.2设备搬运，根据设备重量确定搬运人数，搬运的着力点应是设备框架，严禁器件、零件、布线受力；2.3采用适当的开箱工具开箱，对精密设备及附件开箱后，若发现箱内零部件有脱落，取出脱落的零部件，复原就位；2.4开箱后，设备的转动、滑动部分，开关、旋纽等不得随意拨动，注意保护设备，开箱后暂时不能安装的设备及零部件，应放置好，或重新钉好箱板；2.5按设备定位线安装设备，底座的边沿应与定位线或设备排列准线吻合；2.6调整机架的垂直误差不得超过机架设备高度的1‰，大型设备不超过2mm，整列机架允许偏差为3mm，机架之间的缝隙上下均匀一致；2.7安装机盘及分部件前应进行清洁和外观检查，安装位置按施工图设计及出厂说明书的技术要求安装。
第三章信号电缆和电力电缆的布放3.1设备间的各种信号线应在电缆走线架上或地槽内布放，原则是与电力线分开布放，各走一边，不能捆绑在一起，应尽量做到横平竖直无交叉，线把捆绑间距均匀，松紧适度；3.2 各种信号线的焊接均应端正、光滑、无凹陷、无凸泡、无虚焊、不松动。
民航卫星通信网络管理规定(试行)
民航卫星通信网络管理规定 （试行）第一章总则 １．１本规定根据《中国民航总局通信导航监视工作规则》及《中国民用航空无线电管理规定》制定。
１．２凡设置、运行、使用民航卫星通信网络设备的单位，均应遵守本管理规定。
１．３民航卫星通信网是指由民航总局统一组织规划建设的专用卫星通信网络及在该网络中运行的所有卫星地球站。
１．４本管理规定由民航总局空中交通管理局负责解释。
第二章卫星通信网络建设及管理原则 ２．１民航卫星通信网的建设由民航总局统一组织规划，各地区管理局按规划组织实施和保障运行。
２．２民航卫星通信网络内各卫星地球站、各用户接～３一口及路由的设置均由民航总局空中交通管理局统一管理。
２．３民航卫星通信网络所使用的卫星转发器资源由民航总局空中交通管理局统一组织获取、分配、使用及管理。
第三章卫星地球站建设程序 ３．１根据业务需要，民航系统各单位或与民航系统业务相关的单位需建设卫星地球站加入民航卫星通信网络时，需根据附则一《民航卫星通信地球站建设资料表》中的要求，按所在地区逐级（省局、管理局、总局）向民航通信主管部门进行申请，由民航总局批准其建站地点、建设规模及有关技术参数配置，有关设备采购参照民航总局有关要求进行。
３．２在新建地球站的项目批准后，各地应按附则一《民航卫星通信地球站建设资料表》的要求，作出选址报告，经各管理局上报民航总局，批准后方可建站。
３．３建设单位或使用单位需对民航总局已经批准的或已建成的卫星地球站的地点、规模和有关技术参数进行调整时，需按３－２条的要求，重新上报民航总局。
一４一各民航卫星通信地球站的建设，必须严格按照民航总局批复的选址地点、规模和技术要求进行。
３．４地球站建设完成后，民航总局空管局将组织对其进行入网测试、检查，各项技术指标合格并向有关部门办理了《无线电台执照》后方可加入民航卫星通信网运行。
３．５非中国民航用户，但与民航业务有关的部门需建设卫星地球站加入中国民航卫星通信网的，需与民航总局空管局协商，签定有关通信协议后方可建设、使用。
卫星通信第三卫星通信的多址技术
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TDMA系统的不足
(1) 必须保持各地球站之间的精确同步，才 能让所有用户实现共享卫星资源的目的。 (2) 为了保证用户信息传递的连续性，要求 采用突发解调器（系统中各站在规定的 时隙内以突发的形式发射其已调信号）。 (3) 初期的投资较大，系统实现复杂，技术 设备复杂。
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帧：整个系统的所有地球站时隙在卫星内占 据的整个时间段称为卫星的一个(TDMA)时帧。 一个TDMA帧是由一个同步分帧和若干个业 务分帧组成的。 基准分帧(同步分帧) ：TDMA帧内的第一 个时隙，不含任何业务信息，仅用作同步 和网络控制。 数据分帧 ：除基准地球站外其他地球站占 据的时隙。 保护时间：在各个时隙之间留有很小的时间 32 间隔，称为“保护时间”。
3.4.2 跳频码分多址系统
跳频(FH，Frequency Hopping)。在发送端， 利用PN码控制频率合成器，使频率在一个宽 范围内伪随机地跳变，跳频系统占用了比信 息带宽要宽得多的频带。在接收端，本地PN 码产生器提供一个和发端相同的 PN码，驱动 本地频率合成器产生同样规律的频率跳变， 和接收信号混频获得已调信号。
3.3.4 频分多址-时分多址 (FDMA-TDMA)方式 是指若干个窄带TDMA方式工作的地球站， 以频分多址方式共用一个转发器的一种技术。 传送相对较低速率（10Mbit/s以下）的信号。 特点：改变业务样式灵活，特别适合传输数 据，每个帧内的信道都可以采用按需分配方 式。但是由于要求功率放大器有输出补偿， 所以卫星转发器的效率低于单纯的TDMA系 统。 37
第3章卫星通信链路设计.
中间层（Mesosphere）
50 - 80 km
平流层（Stratosphere）
16 - 50 km
对流层（Troposphere）
7- 16 km
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第3章 卫星通信链路设计
卫星通信系统的传播问题
传播问题
物理原因
主要影响
衰减和天空噪声增加 信号去极化
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第3章 卫星通信链路设计 3.4卫星通信线路载波功率与噪声功率比的计算
GR S, TU
单
向
空
间
链
LU
路
示
意
图
PT, GT
PS , GS LD
GR, TD
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第3章 卫星通信链路设计 1、载波功率计算
上行载波功率 CS （即卫星接收端输入率） 载波功率 C
下行载波功率 CE （即地球接收端输入率）
4
第3章 卫星通信链路设计
1、6 卫星通信工作频段及电波传播特点
1.6.1 工作频段的选择 工作频段主要考虑电离层的反射、吸收；对流层的吸
收、散射损耗等因数与频率的关系。
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第3章 卫星通信链路设计
6
第3章 卫星通信链路设计
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一般工作频段选择在1G~10G；最理想的频率在4~6G。
1.6.2 电波传第播3的章特卫点星通信链路设计 1、自由空间的传播损耗
第3章卫星通信链路设计.
第3章 卫星通信链路设计
链路传播特性
星际链路：只考虑自由空间传播损耗 星-地链路：由自由空间传播损耗和近
地大气的各种影响所确定
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第3章 卫星通信链路设计
建立卫星通信网和设置使用地球站管理规定
（六）有与卫星通信网建设、运营相适应的资金和专业人员。
（七）有可利用的、由合法经营者提供的卫星频率资源。
（八）法律、行政法规规定的开展有关业务应当具备的其他条件。
建立涉及电信业务经营的卫星通信网的，还应当持有相应的电信业务经营许可证。
第十八条 设置国际通信地球站的，应当按照有关规定向工业和信息化部申请办理国际通信出入口审批手续。
第十九条 地球站的技术特性、站址选择应当符合国家规定的标准和有关规定。
在城市市区的限制区域内设置使用的发射地球站，其天线直径不应超过4.5米，实际发射功率不应超过20瓦。
（二）与国外或者港澳台地区通信的地球站。
（三）涉及与境外电台协调的地球站。
（四）各类空间无线电通信业务的馈线链路地球站、关口站或者测控站。
设置使用前款规定之外的地球站，由地球站所在地的省、自治区、直辖市无线电管理机构审查批准。
在北京以外的省、自治区、直辖市辖区内设置使用第一款第（二）项、第（三）项、第（四）项所列地球站的，工业和信息化部委托省、自治区、直辖市无线电管理机构负责对站址和电磁兼容情况进行初步审查，报工业和信息化部批准。
第十二条 需要变更卫星通信网使用的卫星、频率、极化、传输带宽或者通信覆盖范围的，应当提前30日向工业和信息化部提出书面申请，并取得批准。
未经批准，不得改变卫星通信网使用的卫星、频率、极化、传输带宽或者通信覆盖范围。
获准建立卫星通信网的单位变更名称、法定代表人或者注册住所的，应当自变更发生之日起30日内向工业和信息化部备案。
获准建立卫星通信网的单位不得向未办理地球站设置审批手续的用户提供卫星信道，但是根据本规定第四条第二款的规定可以不办理审批手续的单收地球站除外。
第三章《卫星通信》卫星通信的关键技术
数字式时分话音内插系统原理图
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卫
星
通
信
3．3．1 数字话音内插技术(DSI)
4、数字话音时分内插的工作过程
在发送端，话音检测器依次对各输入话路的工作状态加以识别， 判断它们是否有语音信号通过。
分配信息的传送方式有两种，一种是只发送最新的状态连接信息； 另一种是发送全部连接状态信息。 话路质量不变的情况下，使用m 条话路为n路服务（n>m），则有：
星
通
信
3．2．2 跟踪接收机
跟踪接收机的主要任务是把天线接收来的微波信号（信标信号、 导频信号、误差信号）进行放大，并把他的幅度变换为直流信号，直 流信号的大小对应于微波信号的强弱。
1、信标信号跟踪
信标信号频率高，需要独立的下变频器，，用专门的跟踪接收机 接收信标信号，适用于所有典型的地球站。
2、导频信号跟踪
星的信息：方位和俯仰角误差，并能驱动伺服系统使天线迅速对准卫星。 根据方式不同，可以分为多喇叭跟踪和多模跟踪两种。
等信号法
在偏离天线轴线的方向，寻找两个或者四个对称的点，然后比较 想过户对称点上得信号大小，并以此来判定目标偏离轴线的方向。
优缺点
跟踪精度和速度很高，但设备复杂，成本较高
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卫
星
通
信
3．2．1 地球站天线跟踪系统体制
3、记忆极值式跟踪系统
记忆极值式跟踪系统与其他步进式跟踪的共同点就是把极大值 记忆下来与实时值进行比较，不同点是记忆极值式系统的电机是连 续转动的，也就是没有搜索步和调整步之分。 优点在于用一般的三相电动机，控制信号不用功率放大，对传 动系统要求也低。
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卫
天线就是一种高频电波能量与高频信号功率间的换 能器，可以作为发射也可以作为接收。
第3章 卫星地球站
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在电子通信系统中，由噪声源送到匹配
负载的白噪声功率谱密度通常用W / Hz 表示，为:
（双边功率谱密度） 噪声源输出的噪声功率为
N 0 / 2 kTS / 2 N N0 B
Ts：噪声源等效噪声温度
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卫星通信
第3章 卫星地球站
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Note:
卫星地球站
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3.1引言
描述地球站性能的一个最基本参量，是
接收天线增益对噪声温度比 (G/T) （单位
dB/K）值，又称为地球站的品质因素。
它表示一个地球站的接收能力强弱， G /
天线是一种互易器件，因此当频率给定时，接收
和发送特性是相同的。
地球站天线可以用来作为定义各个参量的样本。
大部分地球站天线要求能沿着两根轴方向运动， 即仰角和方位角方向，以便能迅速跟踪卫星。
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天线基础和辐射方向性图
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3-8 天线辐射方向性图 哈尔滨工业大学(威海) 通信工程系
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3.1.2 国际规定和技术限制
1. 国际规定
比如频带、功率等限制，不能对地面无线通信造成干扰
2. 技术限制
比如平台载荷能力、最大发射功率、天线尺寸等
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地球站天线可以用来作为定义各个参量的样本。 大部分地球站天线要求能沿着两根轴方向运动，
即仰角和方位角方向，以便能迅速跟踪卫星。
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天线基础和辐射方向性图
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回波控制技术； 语音编码和视频压缩技术； 天线技术：控制副瓣电平； 设备小型化：超大规模集成电路（VLSI）技术
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3.1.4 地球站设备一般组成
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图3哈-1尔地滨球工站业大设学备(的威一海)般通原信理工性程框系图
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n个系统噪声温度：
Te Te1 Te2 / G1 Te3 / G1G2 Te n / G1G2 Gn1
n个系统级联时的噪声系数
F F1 (F2 1) / G1 (F3 1) / G1G2
(F n 1) / G1G2 Gn1
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非轴对称 (偏馈) 天线实物图
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3. 天线安装
天线安装结构图: (a) 方位角–仰角装置； (b) X–Y轴装置
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系统总噪声温度
天线系统
接收机
图3-7 用于等效噪声温度计算的地球站接收端 源 后级等效
T
TS
Te
TA L1
L1 L1
1
T0
Te2
Te3 G2
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几点结论
天线增益越高、连接波导损耗越低，G/T值就越 高，因而下行载波噪声比也越高。
G=GA T=Ts+Te= TA+(L1-1)To+L1Te2+L1Te3/G2 则 G/T=GA/[TA+(L1-1)To+L1Te2+L1Te3/G2]
综上两种情况：G、T的具体值不同，但是G/T却是相同的。
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例：地面站在11.95GHz处接收天线增益为65.53dB,TA=60K,波 导损耗为0.3dB（L1=100.03=1.072）,LNA的等效噪声温度为 Te2=150K，LNA增益为G2=60dB,下变频器噪声温度 Te3=11*103K，假定环境T=290K，求G/T （相处或想减—单位） 解：以LNA前为参考点
EIRP = 33 + 66.82 – 1 = 98.82 dBW
注：dBW、dBm—绝对的功率值
利用dB计算时，除法变为加法
dBi（相对全向天线）、dBd（相对偶极子天线）—增益相对值（两者相差2.15）
dBc—功率相对值
dB—相对值
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接收系统噪声分析和品质因素G / T值计算
Te 则 L=1+ To =F
有损网络的损耗因子L等于它的噪声系数F
PS:无源器件内部虽然无噪声，但是其损耗却带来了和噪声相同的效果
Te (L 1)T0
理解：①无源器件只对载波功率进行衰减而不影响噪声功率 ②Te实际是不存在的，也就是无源器件无内部噪声，Te只是反 映损耗造成的影响。
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LNA的等效噪声温度越低，G/T值越高。另外， 它的增益必须足够大，以降低后面电路对噪声的 影响。
G/T值与参考点无关；而G或T与参考值有关。
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PS:对“G/T值与参考点无关；而G或T与参考值有关”说明
（1）以LNA前为参考点：
G=GA/L1 T=Ts+Te= TA/L1+(L1-1)To/L1+Te2+Te3/G2 则 G/T=GA/[TA+(L1-1)To+L1Te2+L1Te3/G2] （2）以天线后为参考点：
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无源器件（双工器、馈线）——通常用功率的损耗L表示其特性 G=1/L。
经此类器件后，载波噪声比发生L倍衰减（载波功率衰减L倍，而噪声功率谱
密度和带宽均无4变、化）无。 源器件的噪声温度
Co
G
Ci/L
Ci
L* No = Ni 即 L* (KToB+KTeB)/L = KToB
通常用天线增益对噪声温度比G / T，表 示地球站天线和低噪声放大器的性能，它 与接收机的灵敏度密切相关。参量G是表 示低噪声放大器输入端的接收天线增益， 参量T是接收机内部噪声温度。
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1、通信系统中的噪声
通信系统中有关噪声的论述是基于白噪 声的噪声形式，它的功率谱密度在很大 的频率范围内是平滑的。
=1+
Te To
所以，Te=（F-1）To
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放大器级联噪声温度
在M1输出端噪声功率：N1=G1KB(Ts+Te1) 在M2输出端噪声功率：N=N12+N2=G2G1KB(Ts+Te1)+G2KBTe2
N1经过M2放大 M2内部噪声 =G1G2KB(Ts+Te1+Te2/G1)
整个系统：N=G1G2KB(Ts+Te1+Te2/G1) G=G1*G2 Te=Te1+Te2/G1
图3-4 用于等效噪声温度分析的级联二端口系统
Te F=1+ To
=1+
Te1+Te2/G1 To
=1+
Te1 To
+
Te2/To G1
=F1+
F2-1 G1
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3.2 地球站射频基本性能
有效全向辐射功率 (EIRP)的定义和计算
如果用PT表示天线馈源口的G输T—入天线功最率大增，益方G向T上是的增发益（射主瓣天） 线增益，则地球站的有效全向辐射功率就是：
EIRP =PTGT 单位：dBW、dBm
之所以称为有效全向辐射功率，是相对于定向天线而言的。
PS：1W的PT提供给定向天线得到的效果相当于采用全向天线时，馈源口采用 ETRP（W）的效果。
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结构：馈源+抛物面主反射器+双曲面副反射器 优点：热噪声低
图3-11 卡塞格伦天线结构图
卡塞格伦天线实物图
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(2) 非轴对称结构 (偏馈天线)
图3-13 非轴对称 (偏馈) 天线结构图
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哈3尔-滨8 工天业线大辐学(射威海方)向通性信工图程系
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ห้องสมุดไป่ตู้
天线主要特性参量
①Ψhp=Nλ/D N-与电磁场分布相关的常数，λ-波长，D-天线口径
1. 天线的半功率点波束宽度
②D(θ,φ)=P（θ，φ）/Pav θ-俯仰角（0°-180°），φ-方位角（0°-360°）
2. 天线方向性：某方向的信号功率强度/平均功率
业务要求
价格和可靠性
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设计过程可以用两个主要步骤来区分
第一步是基于整个系统的要求，由此形 成地球站的基本参量如G/T值、发射功率、 多址联接方案等。
然后，地球站设计师和工程师以最佳的 性能价格比，使设备配置设法达到上述 性能指标。
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T值越高就意味着这个地球站的接收能力 越强。因此，根据提供业务和G / T值的
不同，可以按此对地球站进行分类。
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3.1.1 设计考虑
一个地球站的设计主要因素有：
服务类型：FSS、BSS、MSS
通信业务类型：电话、数据、电视等
终端站对基带信号质量的要求
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3.1.2 国际规定和技术限制
1. 国际规定
比如频带、功率等限制，不能对地面无线通信造成干扰
2. 技术限制
比如平台载荷能力、最大发射功率、天线尺寸等
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3.1.3 地球站技术近期发展趋向
关键技术：
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有效全向辐射功率 (EIRP)的定义和计算
例：2kW的高功放和一个20m的卡塞格伦天线，在
天线增益与f有关的
14.25GHz时，它的发射天线增益为66.82dB。高功放到
天线馈源口的损耗为1dB，则地球站的EIRP值为：
连接线导致损耗的存在
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(1) 轴对称结构
结构：主焦点馈源+抛物面反射器
优点：结构简单 缺点：热噪声较大
原因：喇叭口对准地面， 温度高；馈线较长。
OMT：正交模式耦合 器——收发分离
图3-10 喇叭抛物面天线结构图
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