卫星通信课程实验教学研究

发布时间：2019-09-28 23:22

【摘要】：针对高昂的实验条件建设成本长期制约卫星通信实验课程开设的问题,依托卫星通信科研实验室,研究设计了低成本的卫星通信实验条件建设方法。该实验建设充分利用计算机仿真平台,组织实验科目;依托科研设备,组织参观学习;调研卫星通信市场,建设低成本实验环境,对辅助卫星通信的本科理论教学、培养通信工程专业学生的实践动手能力和系统的通信保障能力具有重要意义。
【图文】：

噻焐系奈佬恰⒋笮偷?地面测控站等设备基本上都是在电视上才能见到，而卫星通信实验课程首要的任务就是要打消学生的疑虑，让他们真实地感受到高技术的东西并不复杂，其基本原理都是我们之前学习过的内容，而计算机仿真技术就是一种最好的系统模拟平台。坎巴拉太空计划(KerbalSpaceProgram)是一款拥有极高自由度的沙盘风格航空航天模拟游戏。通过该游戏，玩家可以扮演Kerbals航空航天工作者，设计、建造并发射自己的火箭、航天飞机以及亚轨道飞行器，将航天器(卫星)送入轨道，像现实的航空航天那样计划并进行飞行，如图1所示。图1坎巴拉太空计划游戏界面通过该游戏软件可以让学生自己动手设计火箭的捆绑方式、推力大小以及飞行器在太空中的变轨、运行等操作，该游戏融学习和娱乐于一体，可以让学生直观地了解卫星发射和日常运行的全过程，明白低轨道、中轨道、高轨道卫星以及同步轨道、地球静止轨道卫星的本质差异，解开卫星通信高科技的神秘面纱。卫星通信的核心是通信过程，其基本原理与常规的通信完全相同，利用常规的通信仿真软件完全可以实现卫星通信系统从信源采集、信号发射、卫星转发到信号接收、信息还原整个过程的仿真。SystemView软件是一款用于现代工程与科学系统设计及仿真的动态系统分析平台，具有完整的通信系统设计与仿真分析工具，且通信系统的各种功能模块应有尽有，用户还可以在标准通信库的基础上开发自己的特有库模块［10］，如图2所示。图2SystemView软件仿真界面基于SystemView的卫星通信系统仿真平台可以将卫星通信的整个过程分解为信号发射系统、卫星转发系统以及地面接收系统三部分，在三部分之间加入卫星通信特有的链路损耗就可完整地再现卫星通信的实时过程。另外，还可以通过SystemView

?轨道、高轨道卫星以及同步轨道、地球静止轨道卫星的本质差异，解开卫星通信高科技的神秘面纱。卫星通信的核心是通信过程，其基本原理与常规的通信完全相同，利用常规的通信仿真软件完全可以实现卫星通信系统从信源采集、信号发射、卫星转发到信号接收、信息还原整个过程的仿真。SystemView软件是一款用于现代工程与科学系统设计及仿真的动态系统分析平台，具有完整的通信系统设计与仿真分析工具，且通信系统的各种功能模块应有尽有，用户还可以在标准通信库的基础上开发自己的特有库模块［10］，如图2所示。图2SystemView软件仿真界面基于SystemView的卫星通信系统仿真平台可以将卫星通信的整个过程分解为信号发射系统、卫星转发系统以及地面接收系统三部分，在三部分之间加入卫星通信特有的链路损耗就可完整地再现卫星通信的实时过程。另外，还可以通过SystemView提供的示波器、频谱分析仪等虚拟设备观察卫星通信过程中的信息采集、编解码、调制与解调、叠加噪声干扰等各阶段的信号波形和频谱，分析通信网络的误码率、抗噪声性能，对比不同编码方案、调制方式对通信过程的影响，使学生真实地理解卫星通信的基本过程。类似的仿真软件还有Matlab等［11］。2．2卫通设备参观观摩任何仿真都无法完美地替代现实，在学生掌握卫星通信基本原理的基础上，还必须让学生对卫星通信的设备有直观的印象。实验室现有各种类型的卫星通信地面设备6套，从最小的卫星广播电视地球站到4．5m口径的大型固定通信地球站，从反射面天线地球站到相控阵天线、波导馈电喇叭天线地球站，从便携式地球站到卫星动中通地球站应有尽有，如图3所示。不管地球站的样子如何变化，，其最核心的结构———三维指向和收发通信是其本质。天线的形状可
【作者单位】： 火箭军工程大学信息工程系;
【基金】：国家自然科学基金(61501469) 陕西省高等教育教学研究改革项目
【分类号】：G642;TN927.2-4


本文编号：2543538