《卫星通信》课程试题
试卷卷
一、名词解释（10分）
1、S-PCN 卫星通信网络
2、DAB 数字音频广播
3、MMSS 海事移动卫星业务
4、EIRP 有效全向辐射功率
5、HEO 高椭圆倾斜轨道
6、MCPC 多路单载波
7、DBS 卫星电视接收
8、MEO 中轨道
9、BSS 广播卫星业务
10、S-ALOHA 时隙ALOHA
二、判断题——下列指令，对的打“√”，错的打“x”。（10分）
1、（x ）处于同步轨道上的卫星都属于静止卫星。
2、（√）同步卫星的轨道不一定处于赤道平面上。
3、（√）使用非静止卫星也能实现卫星。
4、（√）在VSAT系统中，通常小站与小站之间通信使用的是双跳方式。
5、（√）在VSAT系统中，通常小站与主站之间通信使用的是单跳方式。
6、（x）所有同步轨道的倾角都有是零度。
7、（√）以一个恒星日为圆形轨道周期的卫星称为同步卫星。
8、（√）从小站通过卫星到主站方向的信道称为内向信道。
9、（√）静止轨道也是同步轨道。
10、（√）从主站通过卫星向小站方向发射的数据称为出向数据。
三、填空题（20分）
P-9一般卫星系统由空间段、控制段和地面段三部分组成。
P-9目前的卫星系统，主要有固定业务的卫星系统（FSS）、移动业务的卫星系统（MSS）、和广播业务的卫星系统。
P-43范·阿伦辐射带是由高能质子和电子组成的辐射带，有强电磁辐射，高能粒子穿透会使卫星的寿命大大降低。其内层辐射带的高度为1500~5000Km，高度为3700 Km时，浓度最大；外层辐射带的高度为12000~19000，高度为18500 Km时，浓度最大。
P-114用于卫星跟踪的自动跟踪系统主要有三种，即：步进跟踪系统、单脉冲跟踪系统和智能跟踪系统。
P-159P-159VSAT网络的小站天线直径最小的为0.55m左右。由于要考虑邻近卫星系统干扰，使天线的尺寸受到限制。
用在VSAT网络中的主要结构有：星形结构、广播网络、网状或总节点(总线连接)连接。
P-163VSAT主站又称中心站或枢纽站(Hub)，是VSA T网的心脏。与普通地球站类似，它使用大、中型天线，其直径在Ku波段一般为3.5 ~ 8m，在C波段一般为5 ~ 11m。
四、画图题（共20分）
1、（P-95）如下是地球站设备的一般原理性框图，请标注出其中发送支路各组成部分的名称。
2、（P-155）请画出在数字压缩卫星电视中采用的MPEG-2编码过程基本原理框图。
P-158VSAT设备框图。
P-380画出卫星通信系统中前向切换控制过程示意图。
五、简答题（20分）
P-35静止卫星——静止卫星是指位于静止轨道（GEO ）的卫星，这种卫星以11068.8Km/h 的速度围绕地球运动。卫星以此速度围绕地球运动时，正好与地球自转一周的时间相同，且与地球的自转方向也相同，所以，从地球上看，卫星好似完全静止地挂在天空上。故称之为静止卫星。 P-56日凌中断——每年春分和秋分前后，在静止卫星星下点进入当地中午前后的一段时间里，卫星处于太阳和地球之间，地球站天线在对准卫星的同时也会对准太阳，强大的太阳噪声使通信无法进行，这种现象通常称为日凌中断。这种中断每年发生两次，每次持续时间约6天，每天约数分钟。
卫星通信中的一般采哪些复用方式？一种理想的多址方案应使哪些参量最佳化？
P-291卫星通信中的复用方式有频分复用、时分复用、码分复用、空分复用和极化复用等。前两种方式，得到较广泛应用。
P-318空分多址——对于多波束卫星，当波束分离得足够远，不致出现过高干扰电平时，相同频带就可以在不同波束中重复使用，这就是所谓的利用空间分隔的频率复用，也称之为空分多址（SDMA ）。
六、计算题（共20分）
P-50已知静止卫星轨道半径为42164.2km ，地球的平均赤道半径取为6378.155km ，位于北京的地球站的经、纬度为θL ＝116.45°E ，φL ＝39.92°N ，亚洲二号卫星的经度为θS ＝100.5°E ，请求出该地球站的方位角、仰角、极化角以及用户终端到卫星之间的距离。
1、解：北京的地球站
A=180°+24°=204° E=40.95° ξ=18.18° d=37707.66Km
方位角、仰角、站星距的计算：P18
仰角： 11
：为地球站经度、纬度。
[]?
?
????--??????+--=-21211211)cos(cos 1/))cos((cos tan φφθφφθφh R R e
2、
2
：为星下点经度、纬度。
φ=φ2－φ1，为卫星地面站与卫星的经度差。
R ﹦6378.155Km ，为地球平均赤道半径。 h=35786.045Km ，为静止卫星轨道离地面高度。 方位角： 站星距： 延迟时间：T=d/c
P-185例4-1一颗卫星使用4GHz 通过一副18dB 增益的天线，发射25W 功率。网络中一个地球站，用一副直径为12m 的天线来接收，天线的效率为η＝65%，请确定：
（1）地球站的接收天线增益； （2）传播损耗；
（3）假定从卫星到地球站的距离为40000km ，求这个地球站的功率通量密度； （4）在地球站天线输出处收到的功率。
2、解：下行频率为4GHz 时
(a)52.16dB (b)196.53dB (c)–131.05dB (d)–112.39dB
1）链路计算 自由空间传播损耗L P
卫星或地球站接收机输入端的载波接收功率：
［C ］=［EIRP ］＋［G R ］－［L P ］
(3-1)
其中，［G R ］为接收天线的增益(dBi)，［L P ］为自由空间损耗(dB)，［EIRP ］为发射机的有效全向辐射功率(dBW)。
?
??
??
?1sin tan arctan θφφ＝a
有效全向辐射功率：
［EIRP ］=［P T ·G T ］=［P T ］＋［G T ］
若考虑发射馈线损耗［L FT ］(dB)，则有效全向辐射功率［EIRP ］为：
［EIRP ］=［P T ］－［L FT ］＋［G T ］ (3-2)
若再考虑接收馈线损耗［L FR ］(dB)、大气损耗［L a ］(dB)、其它损耗［L r ］(dB)， 则，接收机输入端的实际载波接收功率［C ］(dBW)为：式（3-3）： ［C ］=［P T ］－［L FT ］＋［G T ］＋［G R ］－［L P ］－［L FR ］－［L a ］－［L r ］ 进入接收系统的噪声功率应为：
N =kT t B
(3-4)
式中，N 为进入接收系统的噪声功率；Tt 为天线的等效噪声温度；k =1.38×10－23J/K 为波尔兹曼常数；B 为接收系统的等效噪声带宽。 接收机输入端的载波噪声功率比为：
(3-5)
以分贝(dB)表示为：
(3-6)
卫星转发器接收机输入端的载噪比［C /N ］S 为
(3-7)
式中，［EIRP ］E 为地球站有效全向辐射功率，
L PU 为上行链路自由空间传输损耗，
[][][][][]()S S a FR S R S PU E S lg 10EIRP B kT L L G L N C ---+-=???
???
G RS为卫星转发器接收天线的增益，
L FRS为卫星转发器接收系统的馈线损耗，
［L a］为大气损耗，
T
为卫星转发器输入端的等效噪声温度；
S
B
为卫星转发器接收机的带宽。
S
若G RS中计入了L FRS，则该G RS称为有效天线增益；若将L a和L PU合并为L U(称为上行链路传输损耗或上行链路传播衰减)，则式(3-7)可写为
地球站接收机输入端的［C/N］E
(3-9)
为卫星转发器的有效全向辐射功率，
式中，［EIRP］
S
L D为下行链路自由空间传输损耗，G RE为地球站有效接收天线增益，
L FRS为卫星转发器接收系统的馈线损耗，Tt为地球站接收机输入端等效噪声温度，B为地球站接收机的频带宽度