淺談衛星通信

王秋燕 武穎 楊征

【摘 要】衛星通信是以衛星作為中繼的一種通信方式，它代表了未來通信的發展方向，筆者在參考大量衛星通信方面相關資料的基礎上，在本文中對衛星通信的概述、特點、發展、應用等方面進行了介紹和探討。

【關鍵詞】衛星通信 通信衛星 發展 應用

衛星通信是以衛星作為中繼的一種通信方式，是在地面微波中繼通信和空間電子技術的基礎上發展起來的，具有通信距離遠、覆蓋范圍廣、不受地面條件的約束、建站成本與通信距離無關、靈活機動、能多址連接且通信容量較大等優點，在全球許多領域應用效果很好。

一、衛星通信的概述

衛星通信是指利用人造地球衛星作為中繼站轉發無線電波，在兩個或多個地球站之間進行的通信。它是微波通信和航天技術基礎上發展起來的一門新興的無線通信技術，所使用的無線電波頻率為微波頻段（300MHz～300GHz，即波段1m～1mm）。這種利用人造地球衛星在地球站之間進行通信的通信系統，則稱為衛星通信系統，而把用于實現通信目的的人造衛星稱為通信衛星，其作用相當于離地面很高的中繼站。因此，可以認為衛星通信是地面微波中繼通信的繼承和發展，是微波接力通向太空的延伸。

二、衛星通信的特點

衛星通信在無線電通信的歷史上寫下了嶄新的一頁，成為現代化的通信手段之一。與其他通信方式相比，衛星通信有其獨到之處。

1、通信距離遠，建站成本與通信距離無關。一個衛星通信系統中的各地球站之間，是靠衛星聯接的。只要這些地球站與衛星間的信號傳輸滿足技術要求，通信質量便有了保證，地球站的建設經費不因通信站之間的距離遠近、兩通信站之間地面上的自然條件惡劣程度而變化。

2、以廣播方式工作，便于實現多址聯接。通常微波接力、散射、地下電纜等，都是“干線”或“點對點”通信。而衛星通信系統則類似于一個多發射臺的廣播系統，每個有發射機的地球站，都是一座廣播發射臺，在衛星天線波束的覆蓋范圍內，無論什么地方，都可以收到所有的廣播，而我們可以通過接收機選出所需要的某一個或某幾個發射臺的信號。既然地球站有發射機，也裝有接收機，只要架設起來，相互間都可以同時通信，這種能同時實現多方向、多地點通信的能力，稱為“多址聯接”。

3、通信容量大，能傳送的業務類型多。衛星通信覆蓋面積大，且費用與通信距離無關。利用衛星作為中繼站，中繼通信距離遠，理論上一顆靜止衛星的無線波束可覆蓋地球表面積的42.4%，三顆等間隔（120度）的靜止衛星就可以建立除地球兩極之外的全球通信。衛星通信是目前遠距離越洋通信的主要手段之一。

4、通信頻帶寬，傳輸容量大。衛星通信工作在微波頻段，可利用頻帶寬（500MHz以上）。加入頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、空分多址（SDMA）等接入方式，可使衛星的通信容量達到上萬條話路。

5、通信質量好，可靠性高。衛星通信的電磁波傳播主要在接近真空的外層空間傳輸，而且通常只經過一次轉發，噪聲影響小，通信質量好，穩定性高。

衛星通信有其優點的同時，也存在一定的局限性，具體包括：1、通信衛星使用壽命短；2、存在日凌中斷和星蝕現象；3、電波的傳輸時延較大且存在回波干擾，天線受太陽噪聲的影響；4、衛星通信系統技術復雜；5、靜止衛星通信在地球高緯度地區通信效果不好，并且兩極地區為通信盲區；6、由于兩地球站向電磁波傳播距離有72000Km，信號到達有延遲；7、10GHz以上頻帶受降雨雪的影響。

衛星通信有優點，也存在一些缺點。這種缺點與優點相比是次要的，而且有的缺點隨著衛星通信技術的發展，已經得到或正在解決。

三、衛星通信的發展

早在1945年10月，英國空軍雷達軍官阿瑟·克拉克在《無線電世界》雜志上發表論文《地球外的中繼站》，最先對利用靜止衛星進行通信提出了科學的設想，大約20年之后，這一設想變成了現實。

衛星通信的發展大致經歷了兩個階段：

（1）衛星通信試驗階段（1954～1964年）

無源衛星通信試驗：從1954年到1964年，美國先后利用月球、無源氣球衛星等作為中繼站，進行電話、電視傳輸試驗。由于種種原因，接收信號質量不高，實用價值不大。

有源衛星通信試驗：主要有：①低軌道延遲式試驗通信衛星：1958年12月，美國用阿特拉斯火箭將“斯柯爾”衛星射入橢圓軌道。為使遠離的甲乙兩站通信，衛星飛到甲站上空時先將甲站發出的信息錄音，待衛星飛到乙站上空時，再將錄音信息轉發。此外也試驗了實時通信。②中、高軌道試驗通信衛星：1962年6月，美國航空宇航局用德爾它火箭把“電星”衛星送入1060～4500公里的橢圓軌道；1963年又發射了另一顆。③同步軌道試驗通信衛星：1963年7月和1964年8月，美國宇航局先后發射“新康姆”衛星。第一顆未能進入預定軌道；第二顆則送入周期為24小時的傾斜軌道，進行了通信試驗；最后一顆射入圓形的靜止同步軌道，成為世界上第一顆試驗性靜止通信衛星。利用它成功地進行了電話、電視和傳真的傳輸試驗，并于1964年秋向美國轉播了在日本東京舉行的奧運會。

（2）衛星通信的實用與提高階段（1965～）1965年4月，“國際衛星通信組織”把第一代“國際通信衛星”（Intelsat-Ⅰ，簡記為IS-Ⅰ，原名“晨鳥”）射入靜止同步軌道，正式擔任國際通信業務。兩周后，前蘇聯發射第一顆非同步通信衛星“閃電”-1，對其北方、西伯利亞、中亞地區提供電視、廣播、傳真和一些電話業務。這標志著衛星通信開始進入實用與提高、發展的新階段。

總體發展趨勢：衛星容量增大，地球站尺寸減小。

四、衛星通信的應用

到目前為止，人類發射的各類衛星已達數千顆，它們有各自不同的用途、運行軌道、外型與結構。據統計，目前在同步軌道上運行的衛星已達150余顆，利用衛星通信的國家和地區近200個，有兩千多座衛星通信地球站及上百萬個衛星電視接收站，分布遍及全球。

隨著通信業務的增加和空間技術的發展，各國研制了許多不同用途的通信衛星。例如，適用于某一國家或某一地區的國內通信衛星；專門為軍事服務的國防通信衛星；提供船艦使用的海事通信衛星（如INMARSAT）；提供衛星測軌和數據傳輸的跟蹤和數據中繼衛星；為家庭提供直接電視廣播服務的廣播衛星；提供無線電導航業務的通信衛星（如全球定位系統GPS），以及為氣象業務服務的通信衛星等等。

參考文獻：

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[2]劉國梁，容昆壁。衛星通信[M]。西安電子科技大學出版社，1994.

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