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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HPA204

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FDMA234

14.4 按需分配FDMA236

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 TDMA240

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TDMA250

14.7.9 按需分配TDMA251

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TDMA259

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TCP288

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