卫星通信

浅述卫星通信系统

当今世界已经进入了信息时代，信息技术改变着人们的生活和工作方式，作为信息传输基础的通信技术，越来越与人们的日常生活密切相关。21世纪通信的发展与多媒体、互联网络、个人通信等高科技产物融合在一起，成为信息产业中发展最为迅速，进步最快的行业。面对如此迅猛的发展，我们必须以新观念、新思路、新模式和新设计方法去适应未来信息化社会。

卫星通信指的是在两个以上的地球站之间利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电波进行的通信，之前提到的地球站是设置在地球上（包括地面、水面和低层大气中）的无线电通信站。它将通信技术、计算机技术与航空航天技术相结合的一项重要成果，并且作为一种远距离通信方式从上世纪五十年代应用至今。

目前，卫星通信广泛应用于国际通信、国内通信、国防、移动通信和广播电视等诸多领域。较其他传统的通信方式而言，卫星通信具有极大优势，特别是在边远山区、人烟稀少地区、沙漠地区、江河湖泊地区以及海岛等通信不发达的地区，卫星通信具有其他通信手段不可替代的作用。鉴于卫星通信具有的上述优势，使得它自诞生之日起便迅速发展成为现如今通信领域中最为重要的一种通信方式。

一、卫星通信系统的起源于发展

1667年，著名物理学家牛顿在开普勒三定律的基础上，总结出了万有引力定律。万有引力定律的内容是：任何两个物体之间都存在着引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，而与两物体之间的距离平方成反比。卫星和地球也服从万有引力定律，这就使得牛顿发现的万有引力定律成为卫星诞生的理论基础。

1945年10月，就在第二次世界大战刚刚结束不久，当时的英国空军雷达军官阿瑟〃克拉克（Arthur C.Clark）在《无线电世界》杂志上发表了关于“地球外的中继站”（Extra-Terrestrial Relays）学术性文章。在

文章中，克拉克提出了在圆形赤道轨道上空、高度为35786km处设置1颗卫星，每小时绕地球旋转一次，旋转方向与地球自转方向相同，该卫星与地球以相同的角速度绕太阳旋转，因此，对于地球上的观测者来说，这颗卫星是相对静止的。另一方面，他还提到，用太阳能做动力，在赤道上空的静止（或称同步）轨道上配置3颗静止卫星，即可实现全球通信。他所构想的静止轨道同步卫星可以简易的描绘如图1。

图1

这是人类在理论基础上，第一次确切的提出了关于卫星的构想，虽然当时人们还只习惯称之为地球外的中继站，但自此，卫星通信系统踏上了一条高速发展的道路。

1957年10月，前苏联成功发射了世界上第一颗低轨人造地球卫星Sputnic。

1958年，美国发射了第一颗卫星，第一次通过卫星实现了话音通信。

1958年，美国宇航局（NASA）发射了“斯柯尔”卫星（Score），通

过它传播了艾森豪威尔总统的圣诞节祝词。

1960年，美国国防部发射了“信使”（Covrier）有缘无线电中继卫星，他可以接收和存储360000个字符，并可以转发给地球站。

1962年，美国电话电报公司（AT&T）发射了“电星”（Telsat），它可进行电话、电视、传真和数据的传输。

1964年，美国发射了第一颗禁止轨道的通信卫星“辛康姆”3号（Syncom 3），并利用它成功地进行了电话、电视和传真的传输实验。同年，国际电信卫星组织（INTELSAT,International Telecommunication Satellite Organization）成立。

至此，卫星通信完成了早期试验阶段而转向使用阶段。

1965年4月，INTELSAT把原名“晨鸟”（Early Bird）的第一代“国际电信卫星”（INTELSAT-I）射入地球同步轨道。该卫星是一颗商用通信卫星，它首先在大西洋地区开始进行商用国际通信业务。

这标志着卫星通信实验后使用效果良好并进入了实用阶段。

1968年，美国军方发射了“林肯”试验卫星（IES-6）。

1969年，美国军方发射了第一代战术通信卫星（TACSAT-I），它能够转发10000条话音信号。

1970年4月24日，中国拥有了第一颗人造地球卫星，它就是酒泉卫星发射中心发射的“东方红1号”（DFH-1）。

1972年，加拿大通信卫星公司发射了第一颗国内通信卫星“阿尼克”（ANIK），率先开辟了国内卫星通信业务领域，因此取得了一定的经济效益。

1975年，第一次通过卫星从美国道印度成功实现了直接广播试验，广播卫星业务（BSS）开始。

1976年，第一代移动通信卫星发射（3颗静止卫星MARISAT），移动卫星业务（MSS）开始。

1979年，国际海事卫星组织（INMARSAT，International Maritime Satellite）宣告正式成立，他是一个提供全球范围内移动卫星通信的政府间合作机构。

1982年，第一个直接到家庭（DTH）系统在日本进入运行。

1984年4月8日，中国首次成功发射了有中国空间技术研究院研制的“东方红二号”（DFH-2）卫星，该卫星是一颗静止轨道卫星，是中国国内用于远距离电视传输的主要卫星。“东方红二号”卫星的成功发射翻开了中国利用本国的通信卫星进行卫星通信的历史，是中国成为世界上第5个独立研制和发射静止轨道卫星的国家。

1986年2月1日，中国成果发射了第二颗“东方红二号”卫星。

1988年道1990年，中国相继成功发射了3颗“东方红二号甲”（DFH-2A）卫星，“东方红二号甲”卫星主要为国内的通信、广播、交通、水利、教育等部门提供服务。

1990年，INMARSAT启用了第一个商用航空地球站航空系统，从此开始利用INMARSAT卫星服务于全球。

1995年，商用卫星系统（ORBCOM）第一次传送低速数据试验成功。

1997年5月12日，中国成功发射了第三代通信卫星“东方红三号”（DFH-3）卫星，主要用于电视传输、电话、电报、传真、管波和数据传输等业务。

1998年，通过LEO通信引入手机通信业务，从而使得非静止轨道卫星进入运行阶段。

2000年至2005年，引入了宽带个人通信；Ka频段系统得到迅速发展；多个低轨道和中轨道通信系统将投入运行；与此同时，轨道卫星残骸将成为影响卫星发展的突出问题。

二、卫星通信系统发展现状

进入信息化时代，卫星通信系统是实现通信的重要手段之一，无论是在个人通信领域，还是在军队、国家通信领域它都扮演者重要角色。

自1965年通信卫星进入实用阶段到现在，国际通信卫星已经发展到了第九代（Intelsat IX）。就眼下来说，只需要3颗与地球同步的静止定点卫星，其波束就可覆盖全球，既满足全球远程通信。

1.VSAT卫星通信系统

上世纪70年代末80年代初，随着微电子技术的发展，超大规模集