
衛星通信:利用人造地球衛星作爲中繼站來轉發ˇ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線路,進行通信。