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浅谈卫星通信

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摘要：阐述了什么是卫星通讯，回顾了卫星通信的发展历程,详细的阐述了卫星

系统中比较关键的部分——卫星信道,重点介绍了其传播特性和参考模型,简要的论

述了卫星通信的发展方向。

关键词:卫星通信；信道模型；传播特性

前言:自1957年前苏联发射第一颗人造地球卫星以来，人造卫星即被广泛应用于

通信广播，电视等领域,1965年第一颗商用辚际通信卫星被送入大西洋上空同步轨

道，开始了利用静止卫星的商业通信。卫星通信系统已经成为世界电信结构中的重

要部分,并一直在为全球几十亿人提供着电话、数据和视频等业务。尽管具有更高容

量、更低比特费用的光纤系统不断发展,但卫星通信仍然生存下来,而且人们仍然不

断的对新系统进行投资和建设,并朝着日趋完善的方向发展。

1.卫星通信简介

卫星通信概述：卫星通信（如图1所示）是指利用人造地球卫星作为中继站,转

发或反射空间电磁波来实现信息传输的通信技术。卫星通信系统由卫星和地球站两

部分组成。这里的地球站是指设在地球表面（包括地面、海洋和大气中）的无线电

通信站。卫星在空中起中继站的作用，即把地球站发上来的电磁波放大后再返送回

另一地球站。地球站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地球站出入

卫星系统形成链路。由于静止卫星在赤道上空3600Km，它绕地球一周时间恰好与地

球自转一周(23小时56分4秒)一致，从地面看上去如同静止不动一般。三颗相距120°

的卫生就能覆盖正个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星

通信的频率是1～10GHz频段。为了满足越来越多的需求，已开始研究应用新的频率

如12GHz，14GHz，20GHz及30GHz。

图1：卫星通讯示意图

卫星通信的发展历程:自从1957年10月4日苏联成功发射了第一颗人造地球卫星

以来，世界许多国家相继发射了各种用途的卫星。这些卫星广泛应用于科学研究，

宇宙观测，气象观测，国际通信等许多领域。

1958年12月美国宇航局（NASA）发射了“斯科尔”（SCORE）广播试验卫星，进行

磁带录音信号的传输。1960年8月，又发射了“回声”（ECHO）无源发射卫星，首次

完成了有源延迟中继通信。1962年7月美国电话电报公司ATT发射了“电星一号”（T

ELESTAR-1）低轨道通信卫星，在6GHz/4GHz实现了横跨大西洋的电话、电视、传真

和数据的传输，奠定了商用卫星通信的技术基础。1962年11月美国无线电公司RCA

发射了“中继1号”（RELAY-1）低轨道卫星，完成了横跨太平洋的美、日之间的电视

传播。

那时，由于火箭推力有限，卫星高度均没有超过1万公里，这些卫星称为低轨道

卫星，它们围绕地球转一圈的时间为几个小时。对于地球上的观察者而言，卫星总

是不停地围绕地球旋转。为了接收来自卫星的信号，地球站的天线要不停地跟踪卫

星。而当卫星转到地球的另一侧的时候，地球站只有暂停工作，等待再一次转到这

一侧的时候继续跟踪。所以一个地球站和卫星之间的通信只能进行几个小时。而且

，由于卫星相对地球站存在相对运动，由此产生的多普勒效应使接收频率发生变化

，导致设备的复杂化。

1963年7月美国宇航局发射的“辛康2号”（SYNCOM-Ⅱ）卫星，其轨道高度升高

后，可使卫星在赤道上空绕地球一周的时间与地球自转一周的时间相等。因此，卫

星和地球站是相对，故这种卫星也称为静止卫星。这时的卫星轨道称为地球同步轨

道，因此也可以称为同步卫星。使用了这种同步卫星，建立稳定的通信线路才成为

现实，至此卫星通信作为现代通信方式取得了稳固的地位。同年10月克服了许多技

术上的困难，利用该卫星向全世界转播了东京奥运会的实况。

1965年苏联发射了“闪电”（MOLNIYA）同步卫星，完成了苏联和东欧之间的区域

性通信和电视广播。至此，经历了近20年的时间，完成了通信卫星的试验，并使卫

星通信的实用价值得到了广泛的承认。

随着固定卫星业务的迅速发展，提出了移动卫星业务。移动通信卫星业务是指

装载在飞机，舰船、汽车上的移动通信终端所用的同步卫星通信。移动卫星通信系

统特征是能向用户提供移动业务,并且利用卫星作中继站。可以称为卫星通信与移动

通信结合的产物,既是一种提供移动业务的卫星通信系统,又是一种采用卫星作中继

站的移动通信系统。

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