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第1章 卫星系统概述 1

1.1 引言 1

1.2 卫星业务的频率分配 1

1.3 国际通信卫星组织（INTELSAT） 2

1.4 美国国内通信卫星 6

1.5 极轨道卫星 10

1.6 阿尔格斯（Argos）系统 11

1.7 搜救卫星（Cospas-Sarsat）系统 12

1.8 习题 16

参考文献 17

第2章 轨道与发射方法 18

2.1 引言 18

2.2 开普勒第一定律 18

2.3 开普勒第二定律 18

2.4 开普勒第三定律 19

2.5 地球轨道卫星的术语定义 19

2.6 轨道参数 21

2.7 远地点和近地点高度 23

2.8 轨道摄动 23

2.8.1 地球非球形形状的影响 23

2.8.2 大气阻力 26

2.9 倾斜轨道 26

2.9.1 日历 27

2.9.2 世界时 28

2.9.3 儒略日期？ 28

2.9.4 恒星时 29

2.9.5 轨道平面 30

2.9.6 地心赤道坐标系 32

2.9.7 参考IJK框架下的地球站 33

2.9.8 站心地平坐标系 36

2.9.9 星下点 38

2.9.10 预测卫星位置 39

2.10 本地平均太阳时与太阳同步轨道 39

2.11 标准时间 41

2.12 习题 42

参考文献 44

第3章 对地静止轨道 45

3.1 引言 45

3.2 天线视角 45

3.3 极座天线 48

3.4 能见度极限 50

3.5 近似对地静止轨道 51

3.6 卫星上地球日蚀 52

3.7 日凌中断 53

3.8 发射轨道 53

3.9 习题 56

参考文献 57

第4章 无线电波传播 58

4.1 引言 58

4.2 大气损耗 59

4.3 电离层效应 59

4.4 雨水衰减 60

4.5 其他传播损耗 62

4.6 习题 63

参考文献 63

第5章 信号极化 64

5.1 引言 64

5.2 天线极化 66

5.3 卫星信号极化 68

5.4 交叉极化鉴别 71

5.5 电离层去极化 72

5.6 雨水去极化 72

5.7 冰凌去极化 74

5.8 习题 74

参考文献 75

第6章 天线 76

6.1 引言 76

6.2 天线互易定理 76

6.3 坐标系 77

6.4 辐射场 77

6.5 功率通量密度 79

6.6 各向同性辐射器和天线增益 79

6.7 辐射方向图 80

6.8 波束立体角和方向性 80

6.9 有效孔径 82

6.10 半波偶极子 82

6.11 孔径天线 83

6.12 喇叭型天线 85

6.12.1 圆锥形喇叭天线 85

6.12.2 角锥形喇叭天线 87

6.13 抛物面反射器 87

6.14 偏置馈源 90

6.15 双反射器天线 91

6.15.1 卡塞格伦天线 91

6.15.2 格列高里天线 92

6.16 成形反射器系统 93

6.17 阵列 94

6.18 平面天线 96

6.19 平面阵列 97

6.20 反射器阵列 101

6.21 阵列开关 102

6.22 习题 103

参考文献 105

第7章 空间部分 106

7.1 引言 106

7.2 电源 106

7.3 姿态控制 108

7.3.1 自旋卫星稳定性 109

7.3.2 动量轮稳定性 110

7.4 位置保持 111

7.5 热量控制 112

7.6 TT＆C子系统 113

7.7 转发器 114

7.7.1 宽带接收机 115

7.7.2 输入去复用器 116

7.7.3 功率放大器 117

7.8 天线子系统 119

7.9 Morelos和Satmex 5系统 121

7.10 Anik卫星 123

7.11 高级Tiros-N航天器 125

7.12 习题 126

参考文献 127

第8章 地面部分 128

8.1 引言 128

8.2 家庭电视接收系统 128

8.2.1 室外单元 129

8.2.2 模拟（调频）电视的室内单元 130

8.3 主天线电视系统 130

8.4 有线电视系统 131

8.5 收发地球站 132

8.6 习题 134

参考文献 135

第9章 模拟信号 136

9.1 引言 136

9.2 电话信道 136

9.3 单边带电话 136

9.4 FDM电话 138

9.5 彩色电视 139

9.6 频率调制 143

9.6.1 限幅器 144

9.6.2 带宽 144

9.6.3 调频检测器噪声和处理增益 145

9.6.4 信噪比 147

9.6.5 预加重与去加重 148

9.6.6 噪声加权 149

9.6.7 用于FDM/FM电话通信的信噪比和带宽 149

9.6.8 TV/FM的信噪比 151

9.7 习题 151

参考文献 153

第10章 数字信号 154

10.1 引言 154

10.2 数字基带信号 154

10.3 脉冲编码调制 157

10.4 时分复用 160

10.5 带宽要求 161

10.6 数字载波系统 162

10.6.1 二相相移键控 163

10.6.2 四相相移键控 164

10.6.3 PKS调制的传输速率和带宽 165

10.6.4 PSK调制的误比特率 166

10.7 载波恢复电路 169

10.8 比特定时恢复 169

10.9 习题 170

参考文献 171

第11章 差错控制编码 172

11.1 引言 172

11.2 线性分组码 172

11.3 循环码 176

11.3.1 汉明码 176

11.3.2 BCH码 176

11.3.3 里德-所罗门码（R-S码） 176

11.4 卷积码 178

11.5 交织 180

11.6 级联码 180

11.7 编码对链路参数的影响 181

11.8 编码增益 182

11.9 硬判决和软判决译码 183

11.10 香农容量 183

11.11 Turbo码和LDPC码 185

11.12 自动重传请求（ARQ） 188

11.13 习题 190

参考文献 191

第12章 空间链路 192

12.1 引言 192

12.2 等效各向同性辐射功率 192

12.3 传输损耗 193

12.3.1 自由空间传输 193

12.3.2 馈线损耗 194

12.3.3 天线失调损耗 194

12.3.4 固定大气和电离层损耗 195

12.4 链路功率预算方程 195

12.5 系统噪声 196

12.5.1 天线噪声 196

12.5.2 放大器噪声温度 198

12.5.3 级联放大器 198

12.5.4 噪声因子 199

12.5.5 吸收网络的噪声温度 199

12.5.6 整个系统的噪声温度 200

12.6 载噪比 201

12.7 上行链路 202

12.7.1 饱和磁通量密度 202

12.7.2 输入退避 203

12.7.3 地球站HPA 204

12.8 下行链路 204

12.8.1 输出退避 205

12.8.2 卫星TWTA输出 206

12.9 雨水影响 207

12.9.1 上行链路雨水衰落边际 208

12.9.2 下行链路雨水衰落边际 208

12.10 联合上行／下行链路信噪比 209

12.11 互调噪声 211

12.12 卫星间链路 212

12.13 习题 217

参考文献 219

第13章 干扰 220

13.1 引言 220

13.2 卫星电路间干扰（B1和B2模式） 221

13.2.1 下行链路 222

13.2.2 上行链路 222

13.2.3 上下行链路干扰的联合［C/I］ 223

13.2.4 天线增益函数 223

13.2.5 通带干扰 224

13.2.6 接收机转移特性 224

13.2.7 特定干扰目标 225

13.2.8 保护比 225

13.3 能量扩散 226

13.4 协调 227

13.4.1 干扰电平 227

13.4.2 传输增益 228

13.4.3 干扰引起的噪声温度变化 229

13.4.4 协调准则 229

13.4.5 噪声功率谱密度 230

13.5 习题 230

参考文献 232

第14章 卫星接入 233

14.1 引言 233

14.2 单址接入 234

14.3 预分配FDMA 234

14.4 按需分配FDMA 236

14.5 Spade系统 237

14.6 带宽受限和功率受限的TWT放大器 238

14.7 TDMA 240

14.7.1 参考突发 242

14.7.2 报头和报尾 244

14.7.3 载波恢复 244

14.7.4 网络同步 245

14.7.5 唯一字检测 247

14.7.6 业务数据 249

14.7.7 帧效率和信道容量 249

14.7.8 预分配TDMA 250

14.7.9 按需分配TDMA 251

14.7.10 语音插空和预测 252

14.7.11 数字传输的下行链路分析 255

14.7.12 FDMA和TDMA的上行链路功率需求比较 255

14.8 用于FDMA/TDMA的星上信号处理 257

14.9 卫星交换TDMA 259

14.10 码分多址 263

14.10.1 直接序列扩频 263

14.10.2 扩频码 264

14.10.3 捕获与跟踪 266

14.10.4 扩频与解扩 267

14.10.5 CDMA吞吐量 268

14.11 习题 270

参考文献 273

第15章 卫星网络 274

15.1 引言 274

15.2 带宽 274

15.3 网络基础 274

15.4 异步转移模式（ATM） 275

15.4.1 ATM分层 276

15.4.2 ATM网络和接口 277

15.4.3 ATM信元和信元头 277

15.4.4 ATM交换 278

15.4.5 永久电路和交换虚拟电路 279

15.4.6 ATM带宽 279

15.4.7 服务质量 281

15.5 卫星通信中的ATM应用 281

15.6 因特网（Internet） 285

15.7 因特网分层 286

15.8 TCP链路 287

15.9 卫星链路和TCP 288

15.10 使用标准机制（RFC-2488）来增强卫星通信中的TCP协议 289

15.11 RFC参考文档 290

15.12 分割TCP连接 291

15.13 非对称信道 293

15.14 推荐的系统 294

15.15 习题 294

参考文献 295

第16章 卫星直播电视 297

16.1 引言 297

16.2 轨道间距 297

16.3 功率等级和转发器数量 298

16.4 频率和极化 298

16.5 转发器容量 298

16.6 数字电视的比特率 299

16.7 MPEG压缩标准 300

16.8 前向纠错 303

16.9 家庭接收机的室外单元（ODU） 303

16.10 家庭接收机的室内单元（IDU） 305

16.11 下行链路分析 305

16.12 上行链路分析 309

16.13 高清电视（HDTV） 310

16.14 视频频率带宽 311

16.15 习题 312

参考文献 314

第17章 移动卫星与专用业务 315

17.1 引言 315

17.2 卫星移动通信业务 315

17.3 VSAT系统 316

17.4 Radarsat系统 318

17.5 全球定位卫星系统（GPS） 320

17.6 Orbcomm系统 322

17.7 铱星 324

17.8 习题 327

参考文献 328

附录A 部分习题的参考答案 329

附录B 圆锥曲线族 334

附录C NASA两行式轨道参数 343

附录D 人造卫星一览表 345

附录E 三阶互调分量 346

附录F 缩略语 347

附录G 对数单位 353