本书涵盖了卫星通信的基本理论、发射方法及实际应用等各个方面。对硬件进行了完整的描述，包括卫星结构、天线、地球站及星上系统。涉及了许多边缘应用，比如无线Internet、电话、全球定位系统(GPS)及数字电视的全球广播等。包括了ATM、TCP/IP、LEO卫星组网、移动系统及星上交换等新内容。给出了有关计算方法、轨道、链路、多址接入、信号、调制及干扰的细节。所有的例子和习题都以Mathcad的形式给出，把数学计算的复杂程度降到最低。
作为近十年来卫星通信技术方面的经典参考，本书内容也不断进行修改、更新和拓展，已经覆盖了全球无线技术应用、数字电视和因特网卫星接入等领域的突破性进展。本书新版通过大量实例和图表简洁地阐述了卫星通信的所有课题的最新发展情况。读者可在书中找到关于轨道和发射方法、无线电波传播、信号极化、天线、模拟信号、数字信号、空间链路、干扰、多址方式（FDMA、TDMA和CDMA）、卫星服务、因特网、ATM和TCP/IP、数字电视广播以及移动服务和组网等课题的详细论述。
作者简介
Dennis Roddy是加拿大安大略省桑德湾湖首大学（Lakehead University）大学电子工程系的一名退休教授，他在工业界和学术界已有40多年的工作经验。他还著有《Radio and Line Transmission》（Volume 1,2）、《Microwave Technology》，并且和John Coolen合著了《Electronic Communications》和《Electronics》。
卫星通信技术基础和新进展指南
本书内容
卫星系统概述
轨道与发射方法
对地静止轨道
无线电波传播
信号极化
天线
干扰
卫星接入
卫星网络
卫星直播电视
移动卫星和专用业务
空间部分
地面部分
模拟信号
数字信号
差错控制编码
空间链路
第4版主要特点
深入浅出地介绍了现代卫星通信的各种创新技术，同时避免繁琐的数学公式推导，以使读者易于理解书中内容。
更新了天线和阵列、纠错编码、移动服务、数字电视和基于卫星的互联网服务等内容。
《卫星通信》原书第4版在前三版的基础上进行了一些修改，扩展了卫星通信领域的覆盖面，同时保证了足够的深度，为更深入的研究学习奠定了基础。针对具体数学问题，书中没有给出冗长的数学推导，仅给出了相应的数值结果。尽管书中作者使用MathcadTM计算机程序语言求解数值问题和例题，但由于这些实例均采用标准代数符号，因此亦可用其他计算机编程语言实现。
在第4版中针对前三版所做的修改包括：第1章中更新了国际通信卫星组织（INTELSAT）和极轨道卫星两节中关于定位和搜救的相关论题；第2章中详细探讨了太阳同步轨道的相关内容；第6章中增加了平面天线和阵列的介绍，其中包括反射器阵列和阵列开关的相关内容；第8章中新增了关于电视信号C波段接收的相关论述；第11章中对线性分组码进行了详细的推导说明，同时增加了关于香农容量、Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）的新内容；第12章增加了一节关于卫星间链路（ISL）的介绍，探讨了光链路的相关问题；对第15章的内容进行了实质性的更新，扩展了网络基础知识和异步转移模式（ATM）的内容；第16章详细介绍了高清电视（HDTV）；新增的第17章介绍了铱星系统。
鉴于高度的安全性和保密性，很难获得关于卫星系统和设备的具体技术资料。在此要特别感谢以下组织和个人为本书所提供的论文和图表等资料。
在平面天线与阵列、反射器阵列以及阵列开关方面：感谢Battelle公司大湖工业技术中心(GLITeC)的Jacquelyn Adams；卡拉布里亚大学的Luigi Boccia博士；Aeroflex/KDI集成产品公司的市场行政助理Thomas J.Braviak先生；俄罗斯圣彼得堡Ascor公司的Michael Parnes博士；美国海军研究实验室雷达部的Dharmesh Patel；马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts at Amherst）电子和计算机工程系的David Pozar教授；美国宇航局Glenn研究中心天线、微波和光学系统部的Bob Romanofsky博士；喷气推进实验室（JPL）的站长/出版物代表Peter Schrock博士。
在ATM方面：感谢美国宇航局Glenn研究中心和Lewis研究中心的William D.Ivancic以及柏林Fraunhofer开放通信系统研究所（FOKUS）的-Ing.Petia Todorova博士。
在Turbo和LDPC码方面：感谢约克大学电子系的Alister G.Burr教授和Comtech AHA公司的高级应用工程师Tony Summers。
在HDTV方面：感谢伦敦IEE学会新闻办的Cathy Firebrace。
在INTELSAT方面：感谢华盛顿特区国际通信卫星组织的企业宣传经理Travis S.Taylor。
在铱星系统方面：感谢铱卫星公关部主任Liz DeCastro。
在全球卫星搜救系统(Cospas-Sarsat)方面：感谢伦敦Cospas-Sarsat秘书处的Cheryl Bertoia副司长和Hannah Bermudez。
同时感谢第3版中提到过的：美国计算机科学公司的Henry Driver博士提供了第2章中关于大地位置的具体计算方法；感谢本版审阅者所提出的有价值的建议。限于作者的水平，书中难免有不妥或谬误之处，殷切希望读者指正（发送邮件至droddy@tbayel.com）。
最后，衷心感谢McGraw-Hill出版公司和策划编辑Steve Chapman、编辑助理Diana Mattingly和项目经理Gita Raman。由于他们的热情帮助和支持，本书本版得以顺利出版。
Dennis Roddy
于安大略省桑德湾
电子与电气工程
卫星通信技术基础和新进展指南
作为近十年来卫星通信技术方面的经典参考，本书内容也不断进行修改、更新和拓展，已经覆盖了全球无线技术应用、数字电视和因特网卫星接入等领域的突破性进展。本书新版通过大量实例和图表简洁地阐述了卫星通信的所有课题的最新发展情况。读者可在书中找到关于轨道和发射方法、无线电波传播、信号极化、天线、模拟信号、数字信号、空间链路、干扰、多址方式(FDMA、TDMA和CDMA)、卫星服务、因特网、ATM和TCP/IP、数字电视广播以及移动服务和组网等课题的详细论述。
本书第4版主要特点：
? 深入浅出地介绍了现代卫星通信的各种创新技术，同时避免繁琐的数学公式推导，以使读者易于理解书中内容；
? 更新了天线和阵列、纠错编码、移动服务、数字电视和基于卫星的互联网服务等内容。
本书内容：
?卫星系统概述
?轨道与发射方法
?对地静止轨道
?无线电波传播
?信号极化
?天线
?空间部分
?地面部分
?模拟信号
?数字信号
?差错控制编码
?空间链路
?干扰
?卫星接入
?卫星网络
?卫星直播电视
?移动卫星和专用业务
作者简介
Dennis Roddy是加拿大安大略省桑德湾Lakehead大学电子工程系的一名退休教授，他在工业界和学术界已有40多年的工作经验。他还著有《Radio and Line Transmission》卷1和卷2、《Microwave Technology》，并且和John Coolen合著了《Electronic Communications》和《Electronics》。
郑宝玉 等译：暂无简介
本书是一本介绍卫星通信原理、技术和系统的专著。该书自第一版1989年问世以来，历经三次修改再版，内容不断更新，形成了既包含轨道与发射方法、极化与空间链接等卫星专用技术，也包含电波传播、天线、干扰、多址方式、纠错编码等无线通信通用技术，还包含卫星网络（因特网、ATM和TCP/IP）与服务(如卫星直播电视、卫星移动定位和特殊服务)等比较完整的体系。此外，书中列举了正在运行的一些典型的卫星通信系统。
本书由郑宝玉教授主持翻译，并负责全书统稿和审校。在本书的翻译过程中，得到多方面的支持和帮助。除主持者外，为本书提供初稿和做出贡献的有：孟庆明副教授，以及郑银云、徐珊、朱佳、林文涛、盛奔宇、王涛、王飞鸽、洛晓勇、邹玉龙、吉晓东、岳文静、褚御芝等研究生。
机械工业出版社的领导和编辑为本书的出版付出了辛勤的劳动，借此机会表示诚挚的谢意。
由于时间仓促，加之译者水平有限，翻译中错误和不妥之处在所难免，敬请读者和同行批评指正。
译 者
译者序
前 言
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
