□作者: 庞之浩

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　　群星闪烁全球通
　　
　　通信卫星的出现使现代通信产生了极大的飞跃，因为它把人类集中在越来越小的“地球村”中。其实，通信卫星就是把原来的地面微波中继站搬到卫星上，相当于太空的“二传手”，这样，只要处在卫星波束覆盖范围内的用户都可通过卫星传输各种信息。
　　
　　1.空中桥梁
　　通信卫星主要靠星上通信转发器和天线来完成通信任务。通信转发器的作用是，将星上天线接收到的由地面站发送的电话、电报、传真、数据和图像等微弱的信号进行放大、变频，然后再通过发射天线把信号发射到另外的地点，以实现通过卫星进行两个地点的通信。
　　链接：转发器一般有两种，一种是弯管式转发器，它对接收的信号除进行放大和变频外，不进行任何加工处理，只是单纯地完成转发任务。另一种是处理转发器，它除了进行信号转发外，还具有信号处理的功能。转发器还有波段之分，如L（1.6/1.5吉赫兹）、C（6/4吉赫兹）、Ku（14/12吉赫兹）、Ka（30/20吉赫兹），频率越高的带宽越宽，但技术越复杂。
　　现在，全世界有200多个国家和地区，正在应用约300颗地球静止轨道通信卫星，提供100%的洲际通信和80%的国际电视转播，在航天领域率先形成产业化，每台转发器的租金每年为上百万美元。
　　通信卫星被誉为“顺风耳”，自从1958年12月美国发射世界第一颗试验通信卫星“斯科尔”以来，通信卫星已广泛用于固定通信、移动通信、电视直播、音频广播和数据中继等方面。现有国际通信卫星、国内通信卫星、军用通信卫星和数据中继卫星等。
　　
　　2.固定通信
　　固定通信卫星现广泛用于国际、国内和区域通信，一般运行在地球静止轨道。就静止轨道通信卫星而言，有小容量（星载转发器少于12台，功率小于１千瓦）、中容量（24台转发器，功率１～3千瓦）、大容量（48台转发器，功率3～7千瓦）和超大容量（转发器多于48台，功率7～11千瓦）４类。
　　国际卫星通信业务现主要由国际通信卫星公司的“国际通信卫星”来承担，这种卫星已发展到第10代。国际通信卫星10号装载了36 台Ku和70台 C频段转发器。2005年8月11日发射的泰国通信卫星四号是迄今为止世界上最重的商业通信卫星，重6.5吨。
　　
　　3.移动通信
　　移动通信卫星的最大特点就是可以为移动用户之间的通信服务，而且具有覆盖区域更广、不受地理障碍约束和用户运动限制等优势，使光纤通信望尘莫及。
　　从移动通信卫星的轨道看，目前移动通信卫星的轨道有以下两种，它们各有千秋。
　　一种是和一般通信卫星一样，处在36000千米的地球静止轨道。当今最先进的静止轨道移动通信卫星是国际移动卫星四号，是首颗能同时提供声音和宽带数据的全球移动业务卫星。
　　链接：在“国际移动卫星”系统中，卫星与用户移动终端之间的通信采用L波段，是因为L波段的传播损耗和衰减均小；卫星测控站和卫星之间的通信采用C波段，是为了与“国际通信卫星”系统连接，实现全球通信。
　　美国为印尼和阿联酋研制的“格鲁达”和 “瑟拉亚”卫星是区域性地球静止轨道个人移动通信卫星，可实现手持机区域移动通信。
　　另一种就是低轨道移动通信卫星系统。现已投入使用的主要有“铱”星和“全球星”两个系统，它们使用户实现了无缝隙通信，开辟了全球个人通信的新时代。低轨道移动通信卫星星地之间路径短，能克服静止轨道卫星存在的种种缺陷。不过，低轨道卫星信号覆盖地面面积小，为了覆盖全球，需要用多颗卫星组成星座才能进行全球通信。例如，“铱”星移动通信星座有66颗卫星。它可为移动用户在任何时间、任何地点提供全球通信服务，十分方便，通信质量也好，但成本太高，所以目前只用于军事、探险等。
　　
　　
　　4.电视直播
　　移动通信卫星能够为用户直接进行话音通信，但不能转发电视节目，转发电视节目是由电视直播卫星来完成的。1993年12月17日美国发射成功了世界第一颗数字“电视直播卫星”，实现了数字式视频压缩卫星电视直播。它是把电视信号经模数转换和压缩后送上卫星，然后直接转发到家庭，经地面接收机进行解压缩和数模转换后输入电视机。
　　电视直播卫星是一种向公众直接转播电视或声音的人造地球卫星，主要起空间直播发射台的作用。美国现已发射了数颗装有Ku频段转发器的电视直播卫星，每颗星可提供上百套电视节目，每个家庭只需安装直径0.45米的天线和接收机/译码器，就能在普通电视机上收看高质量的电视图像，从而向有线电视网发起了挑战。
　　为了扩大地面用户的使用范围，减轻用户的经济负担，直播卫星一般用国内或区域波束覆盖，并具有以下特点：高功率发射，以便让地面用户用直径不到１米的简易天线设备直接收看或收听；采用大面积太阳电池阵，这是因为直播转发器的输出功率大，要求星上太阳电池能提供千瓦级以上的电源功率；高精度轨道控制和天线指向，使地面接收设备简单并且不要求地面天线有跟踪能力。
　　电视直播卫星的问世在全球已引起一场革命性变革，它创造了一个相当于彩电规模的新兴产业，并迅速转向卫星电脑直联、高速宽带多媒体通信，有望成为空间信息高速公路的重要组成部分。2006年下半年，我国将发射首颗自行研制的直播卫星——鑫诺二号。
　　
　　
　　5.音频广播
　　继卫星移动通信、卫星电视直播之后, 卫星音频广播又悄然兴起。2001年3月18日和5月9日美国XM公司分别发射了1颗XM数字音频广播卫星，它是世界上第一座卫星数字广播服务站，被美国《财富》杂志评为2001年最佳产品。每颗XM卫星有100个数字声音频道，向全美国提供音乐、新闻、体育、谈话、喜剧以及儿童节目。听众通过数字收音机可直接收听到，且音质清晰悦耳。对于当地广播业来说，这是新一轮竞争的开始。
　　有了XM卫星广播之后，无论你是在闹市，还是在乡村，都可以收听到XM卫星广播，即使你驾车高速行驶，所接收到的XM卫星信号可与CD相媲美。现在，美国的汽车司机和在世界各地的听众只要花100多美元购买到一套卫星接收设备专门设备，每月再交9.95美元服务费，就可随时随地接收来自这种卫星的广播节目。
　　
　　6.中继卫星
　　由于高波段电波的直线传播特性和地球曲率的影响，地球测控站跟踪中、低轨道航天器的轨道弧段和通信时间受到限制。跟踪与数据中继卫星主要是用来跟踪、测量和控制其它卫星并在其它卫星与地面之间转发数据的。它相当于把地面测控站升高到了地球静止轨道高度，所以1颗卫星就能以较大幅度覆盖，转发地球站对中、低轨道航天器的跟踪测控信号，并对中、低轨道航天器发回地面的数据、图像和话音等进行实时、连续的中继等。用3颗这种卫星组网就可以对轨道高度在200～12000千米范围内的所有航天器提供连续的跟踪和数据中继，从而大大减少地面测控站或测量船的数量，尤其是可弥补在国外难以建立测控站的缺陷。这种卫星具有全轨道连续覆盖、全天候数据收集高速率数据传输能力。
　　跟踪与数据中继卫星的研制难度很大，因为它采用多种波段，尤其星上天线要能自动跟踪中、低轨道卫星，所以直到1983年4月4日，美国挑战者号航天飞机才发射了世界第一颗军民两用跟踪与数据中继卫星。美国现已发展了2代军民两用的跟踪与数据中继卫星，并专门研制了军用跟踪与数据中继卫星。苏联/俄罗斯的跟踪与数据中继卫星与美国相似。
　　
　　7.战争纽带
　　目前，70%以上的通信是靠军用通信卫星来完成的。军用通信卫星包括战略通信卫星和战术通信卫星，其中战略通信卫星为全球战略指挥和控制提供通信和情报传输，它的通信终端通常是一些大型的固定地面站；战术通信卫星提供地区性战术通信，主要为军用飞机、舰船、车辆，乃至小分队或单兵等作战个体提供通信服务，它的通信终端通常是一些小型的机动地面站甚至是便携式通信收发机。