
衛星通信:利用人造地球衛星作爲中繼站來轉發無線電波,從而實現兩個或多個地球站之間的通信。
人造地球衛星根據對無線電信号放大的有無、轉🧎🏻♀️➡️發功😌能😈,有有源人造地球衛星和無源人造地球衛星之🥑️分。由于無源人造地球衛星反射下來的信号太弱無🥑️實用價值,于是人們緻力于研究具有放大、變頻轉發功能的有源人造地😁球衛星——通信衛星來實現衛星通信。其中繞地球赤道運行的周期與地球自轉周期相等的同步衛星具有優越性能,利用🔞同步衛星的通信已成爲主要的衛星通信方式。不在👾地球同步軌道上運行的低軌衛星多在衛星移動通信中應用。
同步衛星通信是在地球赤道上空約36000km的太空中圍繞地球的圓形軌道上運行的通信衛星,其繞地球運行😍周期爲1恒星日,與地球自轉同步,因而與地球之間處于相對靜止狀态,故稱爲靜止衛星、固定衛👩🍼星或同步衛星,其運行軌道稱爲地球同步軌道(GEO)。
在地面上用微波接力通通信系統進行的通信,因系視🧛🏾♀️距傳播,平均每2500km假設參考電路要經過每跨距約爲46km的54次🧛🏾♀️接力轉接。如利用通信衛星進行中繼,地面距離長達1萬多公裏的通信,經通信衛星1跳即可連通(由地至星,再由星至地爲😵💫1跳,含兩次中繼),而電波傳輸的中繼距離約爲4萬公裏,見圖1。

利用地球同步軌道上的人造地球衛星作爲中繼👼🏾站進行地球上通信的設想是1945年英國物理學家A.C.克拉克(ArtherC.Clarke)在《無線電世界💌》雜志上發表“地球外的中繼”一文中提😗出的,并💌在60年代成爲現實。
同步衛星問世以前,曾用各種低軌道衛星進行了科學試驗及通信。世界上第一顆人造衛星“衛星1号”由蘇聯于1957年10月4曰發射成功,并繞地球運行,地球上首次收😸到從人造衛星發來的電波。
美國于1960年8月把覆有鋁膜的直徑30m的氣球衛星“回聲1号”發射到約1600km高度的圓軌道上進行通信試驗。這是世✡️界上最👧🏾早的不使用放大器的所謂無源中繼試驗。
美國于1962年I2月13日發射了低軌道衛星“中繼1号"。1963年11月23日該星👺首次實現了橫跨太平洋的日美間的電視轉播。此時恰逢美國總統J.F.肯尼迪被刺,此消息經衛星傳至日本在電視新聞上播出,衛星的遠距離實時傳輸給人們留下深刻印象,使🔞人造衛星在通信中的地位大爲提高。
世界上第一顆同步通信衛星是1963年7月美國宇航局發射^的“同步2号”衛星,它與赤道平面有30°的傾角,相對于地面作🔞8字形移動,因而尚不能叫靜止衛星,在大西洋上首次用于通信🏊🏾♀️業務。1964年8月發射的“同步3号”衛星,定點于太平洋赤道上空國際日期變更線附近,爲世界上第一顆靜止衛星。1964年10月經該星轉播了(東京)奧林匹克🏊🏾♀️運動會的實況。至此,衛星通信尚處于試驗階段。1965年4月6日發射了最初的半試驗、半實用的靜止衛星“晨鳥”,用于歐美間的商用衛星😁通信,從此衛星通信🏃🏿♀️➡️進入了實用♌️階段。
靜止地球軌道(GEO)衛星
全球覆蓋的固定衛星通信業務靜止地球軌道(GEO)衛星,軌道高度大約爲36 000km,成圓形軌道,隻要三顆相隔🤶🏾120°的💞均勻分布衛星,就可以覆蓋全球。國際衛星通信👀組織👻的Intelsat I-IX代衛星。是全球覆蓋的最好例子,已發展到第九代。
衛星在空中起中繼站的作用,即把地球站發上來的電磁波放大後再反送回另一地球站。地球站則是衛星系統🧎🏻♀️➡️形成的鏈ˇ路。由于靜止衛星在赤道上空36000千米,它繞地球一周時間恰好與地球自轉一👨🦰周(23小時56分4秒)一緻,從地面看上去如同靜止不動一樣。三顆相距120度的衛星就能覆蓋整個赤道圓周。故衛星通信易于實現越洋和洲際通信。最适合衛星通信✍🏻的頻率是1一10GHz頻段,即微波頻段、爲了滿足越來越多的需求,已開始研究應用新的😺頻👺段,如12GHz,14GHz,20GHz及30GHz。

移動衛星通信
全球覆蓋的移動衛星通信海事衛星通信系統Inmarsat是全球覆蓋的移動衛星通信,工作的爲第三代海事通信衛星,它們分布在大西洋東區和西區、印度洋區和太平洋區,第四代Inmarsat一4衛星,已于2005年3月發射了第一♌️顆衛星,另一顆衛星亦準備發射,它們分别定點在64。E和53。W,具有一個🛀🏼全球波束,l9個寬點波束,228個窄點波束,采用數字信号處理器。有信道選擇和波束成形功能。
全球覆蓋的低軌道移動通信衛星有“銥星”(Iridium)和全球星(Globalstar),“銥星”系統有66顆星,分成6個軌道,每個軌道有11顆衛星,軌道高度爲765km,衛星之間、衛星與網關和系統控制中🏃🏻♀️心之間的鏈路👩🏼❤️👨🏾采用ka波段,衛星與用戶間鏈路采用L波段。2005年6月底銥星用戶達12.7萬戶,在卡特裏娜飓風災害時”銥星”業務流量增加30倍,衛星電話通信量增加5倍。
全球星(Globalstar)有48顆衛星組成,分布在8個圓形傾斜軌道平面内,軌道🙂↔️高🛌🏻度爲🧑🏻❤️🧑🏼1 389km,傾角爲52度。用戶數逐年穩定增長,成本下降,2005年⛹🏻♀️比2004年話音用戶👨🦰增長。
多址聯接的意思是同一個衛星轉發器可以聯接多個地球站,多址技術是根據信号的特征來分割信号和識别信号,信号通常具有頻率、時間、空間等特征。衛星通信常用的多址聯接方式有頻分多址聯接(FDMA)、時分多址聯接(TDMA)、碼分多址聯接(CDMA)和空分多址聯接(SDMA),另外頻率再用技術亦是一種多址方式。
在微波頻帶,整個通信衛星的工作頻帶約有500MHz寬度,爲了便于放大和發射及減少變調幹擾,一般在衛星上設置若幹個轉發器。每👨🏻🏭個轉發器的工作頻帶寬度爲🤶🏾36MHz或72MHz的衛星通信多采用頻分多址技術,不同的地球站占用不同的頻率,即采用不同的載波。它對于點😁對點大容量☠️的通信比較适合。已逐漸采用時分多👽址技術,即每😁一地球站占用同🙉一頻帶,但占用🧑🏽❤️💋🧑🏻不同的時隙,它比頻分多址有一系列優點,如不會産生互🥑️調幹擾,不需用上下變頻把各地球站信号分開,适合數字通信,可根據業務量的變化按需分配,可采用數字話音😌插空等新技術,使容量增加5倍。另一種多址技術使碼分多址(CDMA),即不同的地球站占用同一頻率和同一時間,但有不同的随機👹碼來區分不同的地址。它采用了擴展頻譜通信技術,具有抗幹擾能力強,有較好的保密通信能力,可靈活調度話路等優點。其缺點使頻譜利用率較低。它比較适合于容量小,分布廣,有一定保👽密要求的系統使用。
衛星通信系統包括通信和保障通信的全部設備。一般由空間🏊🏿♀️分系統、通信地球站、跟蹤遙測及指令分系統和監控🧑🏽❤️💋🧑🏻管理分系統等四部分組成,如圖
1.跟蹤遙測及指令分系統
跟蹤遙測及指令分系統負責對衛星進行跟蹤測量🛌🏻,控制其準确進入靜止軌道上的指定位置。待衛星正常運行後,要定期對衛星進行軌道位置修正和姿态保持。
2.監控管理分系統
監控管理分系統負責對定點的衛星在業務開通前、後🧑🏽🎄進行通信性能的檢測和控制,例如衛星轉發器功🚶🏾♀️➡️率、衛星天線增益以👧🏾及各地球站發射的功率、射頻頻🔞率和帶寬等基本通信參數進行監控,以保證正常通信。
3.空間分系統(通信衛星)
通信衛星主要包括通信系統、遙測指令裝置、控制🧛🏾♀️系統和電源裝置(包括太陽能電池和蓄電池)等幾個部🙂↔️分。
通信系統是通信衛星上的主體,它主要包括一個或多個轉發器,每個轉發器能同時接收和轉發多個地球站的信号,從而起🙂↔️到中繼站的作用。
4.通信地球站
通信地球站是微波無線電收、發信站,用戶通過它接入衛星ˇ線🏃🏻♀️路,進行通信。