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通信卫星

通信卫星是卫星通信系统的空间部分。一颗地球静止轨道通信卫星大约能够覆盖40%的地球表面,使覆盖区内的任何地面、海上、空中的通信站能同时相互通信。在赤道上空等间隔分布的3颗地球静止轨道通信卫星可以实现除两极部分地区外的全球通信。通信卫星是世界上应用最早、应用最广的卫星之一,美国、前苏联/俄罗斯和中国等众多国家都发射了通信卫星。下面介绍通信卫星的相关知识。

通信卫星(communications satellite):用作无线电通信中继站的人造地球卫星。卫星通信系统的空间部分。通信卫星转发无线电信号,实现卫星通信地球站(含手机终端)之间或地球站与航天器之间的通信。通信卫星按轨道的不同分为地球静止轨道通信卫星、大椭圆轨道通信卫星、中轨道通信卫星和低轨道通信卫星;按服务区域不同分为国际通信卫星、区域通信卫星和国内通信卫星;按用途的不分为军用通信卫星、民用通信卫星和商业通信卫星;按通信业务种类的不同分为固定通信卫星、移动通信卫星、电视广播卫星、海事通信卫星、跟踪和数据中继卫星;按用途多少的不同分为专用通信卫星和多用途通信卫星。一颗地球静止轨道通信卫星大约能够覆盖40%的地球表面,使覆盖区内的任何地面、海上、空中的通信站能同时相互通信。在赤道上空等间隔分布的3颗地球静止轨道通信卫星可以实现除两极部分地区外的全球通信。通信卫星是世界上应用最早、应用最广的卫星之一,美国、前苏联/俄罗斯和中国等众多国家都发射了通信卫星。

作为无线电通信中继站。通信卫星像一个国际信使,收集来自地面的各种“信件”,然后再“投递”到另一个地方的用户手里。由于它是“站”在36000 公里的高空,所以它的“投递”覆盖面特别大,一颗卫星就可以负责 1/3地球表面的通信。如果在地球静止轨道上均匀地放置三颗通信卫星,便可以实现除南北极之外的全球通信。当卫星接收到从一个地面站发来的微弱无线电信号后,会自动把它变成大功率信号,然后发到另一个地面站,或传送到另一颗通信卫星上后,再发到地球另一侧的地面站上,这样,我们就收到了从很远的地方发出的信号。

通信卫星一般采用地球静止轨道,这条轨道位于地球赤道上空 35786公里处。卫星在这条轨道上以每秒3075米的速度自西向东绕地球旋转,绕地球一周的时间为 23小时56分4秒,恰与地球自转一周的时间相等。因此从地面上看,卫星象挂在天上不动,这就使地面接收站的工作方便多了。接收站的天线可以固定对准卫星,昼夜不间断地进行通信,不必像跟踪那些移动不定的卫星一样而四处“晃动”,使通信时间时断时续。通信卫星已承担了全部洲际通信业务和电视传输。

通信卫星:作为无线电通信中继站的人造地球卫星。通信卫星通过转发无线电信号,实现卫星通信地球站之间或地球站与航天器之间的无线电通信。通信卫星可以传输电话、电报、传真、数据和电视等信息。对于整个卫星通信系统而言,我们把通信卫星和它的测控站称为通信系统的空间段。

这个定义大家很容易理解。就是出现了一个新术语中继站。给大家解释一下,中继站就是一部负责接收并转发无线电信号的“电台”。大家可以把中继站想象为无线电信号的“长途汽车站”。无线电信号可以在中继站“加加油或者换乘其它车次”,这样“跑”得更远。通信卫星如图1所示。 [1]

图1 通信卫星

中文名:通信卫星

外文名:Communication Satellite

别称:无

应用学科:信息通信、卫星通信

特点:无线电通信、中继站、人造地球卫星

在地球轨道上作为无线电通信中继站的人造地球卫星被称为“通信卫星”。通信卫星反射或转发无线电信号,实现卫星通信地球站之间或地球站与航天器之间的通信。通信卫星是各类卫星通信系统或卫星广播系统的空间部分。一颗静止轨道通信卫星(简称“静止通信卫星”)大约能够覆盖地球表面的40%,使覆盖区内的任何地面、海上、空中的通信站能同时相互通信。在赤道上空等间隔分布的3颗静止通信卫星可以实现除两极部分地区外的全球通信。1958年12月美国发射世界上第一颗试验通信卫星。1963年美国和日本通过“中继1号”卫星第一次进行了横跨太平洋的电视传输。1964年8月19日,美国把“辛康3号”卫星直接送入国际日期变更线附近的赤道上空,使之成为第一颗真正的静止通信卫星,并利用这颗卫星成功地转播了东京奥运会的实况。1965年4月6日美国成功发射了世界第一颗实用静止轨道通信卫星:国际通信卫星1号。通信卫星是世界上应用最早、最广的卫星之一,许多国家都发射了通信卫星。通信卫星一般由卫星结构、电源系统、温控系统、姿控系统、天线系统、转发器系统等组成。按轨道可分为静止通信卫星和非静止通信卫星;按服务区域不同可分为国际通信卫星、区域通信卫星和国内通信卫星;按用途可分为专用通信卫星和多用途通信卫星。通信卫星带来的社会经济效益极大,卫星电视便是通信卫星的主要功能之一。还在轨道上运行并使用的各类卫星中,通信卫星数量最多,达到200颗左右。除各国自行经营的通信卫星外,一些国际组织也经营了许多通信卫星,进行商业运行,其中最著名的是国际通信卫星组织。国际通信卫星组织招标研制、发射、经营的国际通信卫星已经发展到第八代,每一代都在体积、重量、技术性、通信能力、卫星寿命等方面有一定提高。通信卫星是一种革命化的信息传播工具,它使人类社会、经济、文化和人们的生活方式发生了革命性变化。卫星通信的发展能够促进社会整体通信产业的发展。利用通信卫星建立通信系统,具有建设周期短、投资少、不受或较少受地理条件的限制,其优越性是其他任何通信手段无法相比的。 [2]

根据不同的标准,通信卫星可以分为不同的类型。

按照是否包含通信转发器,通信卫星分为:

1)无源通信卫星:仅仅用来反射无线电信号的卫星。无源通信卫星因为它的反射信号十分微弱,通信质量不佳等原因,早已不在开发研究。

2)有源通信卫星:拥有放大和变频功能的转发器,通过转发器转发无线电信号。1958年12月美国发射了世界上第一个低轨道试验通信卫星“斯科尔”。就是有源通信卫星。

按照通信卫星运行的轨道不同,通信卫星也可分为:

1)低轨道通信卫星(LEO);

2)中轨道通信卫星(MEO);

3)高轨道同步通信卫星(GEO)。

按照通信卫星的姿态稳定方式,通信卫星分为:

1)自旋稳定卫星:卫星通过沿固定的轴自旋的方式,保持卫星的空间定位。

2)三轴稳定卫星:通过X、Y、Z相互垂直的三个轴,来保持卫星的空间定位。

按照通信卫星使用的业务频段,通信卫星可以分为:

1)单频段卫星:通信卫星采用UHF、L、S、C、X、Ku、Ka等固定的频段。

2)多频段综合卫星:采用两种频段或两种以上频段的通信卫星。

按照通信卫星的服务区,通信卫星分为:

1)国际通信卫星

2)区域通信卫星

3)国内通信卫星

按照通信卫星的服务对象,通信卫星分为:

1)商用通信卫星

2)军用通信卫星

3)科学试验通信卫信

按照通信卫星的专业用途,通信卫星分为:

1)直播卫星:直接向公众转播电视、广播节目。

2)海事通信卫星:用于海上、空中和陆地间通信,兼顾救援和导航任务。

3)跟踪和数据中继卫星(TDRSS):用于航天器与地球站之间的测控和中继传输数据信息;能够对高、中、低轨道的航天器进行测控。

4)导航定位卫星

5)遥感卫星。 [3]

发展趋势:通信卫星经过多年的发展各项技术都已经相对成熟,GPS导航、卫星电视等更是走进了千家万户。同步轨道上的卫星已经非常“拥挤”。通信卫星的发展研究主要在如下几个方面:

1、在通信卫星“拥挤”,易产生干扰的情况下,如何扩展新的频段;

2、如何利用有限的卫星空间,发展卫星上的信息技术;

3、如何延长卫星在太空定点的时间,如何延长卫星工作寿命;

4、如何提升通信卫星天线指向的精度。 [4]


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