□作者: 龐之浩
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群星閃爍全球通
通信衛星的出現使現代通信產生了極大的飛躍，因為它把人類集中在越來越小的“地球村”中。其實，通信衛星就是把原來的地面微波中繼站搬到衛星上，相當于太空的“二傳手”，這樣，只要處在衛星波束覆蓋範圍內的用戶都可通過衛星傳輸各種信息。
1.空中橋梁
通信衛星主要靠星上通信轉發器和天線來完成通信任務。通信轉發器的作用是，將星上天線接收到的由地面站發送的電話、電報、傳真、數據和圖像等微弱的信號進行放大、變頻，然後再通過發射天線把信號發射到另外的地點，以實現通過衛星進行兩個地點的通信。
鏈接︰轉發器一般有兩種，一種是彎管式轉發器，它對接收的信號除進行放大和變頻外，不進行任何加工處理，只是單純地完成轉發任務。另一種是處理轉發器，它除了進行信號轉發外，還具有信號處理的功能。轉發器還有波段之分，如L（1.6/1.5吉赫茲）、C（6/4吉赫茲）、Ku（14/12吉赫茲）、Ka（30/20吉赫茲），頻率越高的帶寬越寬，但技術越復雜。
現在，全世界有200多個國家和地區，正在應用約300顆地球靜止軌道通信衛星，提供100%的洲際通信和80%的國際電視轉播，在航天領域率先形成產業化，每台轉發器的租金每年為上百萬美元。
通信衛星被譽為“順風耳”，自從1958年12月美國發射世界第一顆試驗通信衛星“斯科爾”以來，通信衛星已廣泛用于固定通信、移動通信、電視直播、音頻廣播和數據中繼等方面。現有國際通信衛星、國內通信衛星、軍用通信衛星和數據中繼衛星等。
2.固定通信
固定通信衛星現廣泛用于國際、國內和區域通信，一般運行在地球靜止軌道。就靜止軌道通信衛星而言，有小容量（星載轉發器少于12台，功率小于１千瓦）、中容量（24台轉發器，功率１∼3千瓦）、大容量（48台轉發器，功率3∼7千瓦）和超大容量（轉發器多于48台，功率7∼11千瓦）４類。
國際衛星通信業務現主要由國際通信衛星公司的“國際通信衛星”來承擔，這種衛星已發展到第10代。國際通信衛星10號裝載了36 台Ku和70台 C頻段轉發器。2005年8月11日發射的泰國通信衛星四號是迄今為止世界上最重的商業通信衛星，重6.5噸。
3.移動通信
移動通信衛星的最大特點就是可以為移動用戶之間的通信服務，而且具有覆蓋區域更廣、不受地理障礙約束和用戶運動限制等優勢，使光縴通信望塵莫及。
從移動通信衛星的軌道看，目前移動通信衛星的軌道有以下兩種，它們各有千秋。
一種是和一般通信衛星一樣，處在36000千米的地球靜止軌道。當今最先進的靜止軌道移動通信衛星是國際移動衛星四號，是首顆能同時提供聲音和寬帶數據的全球移動業務衛星。
鏈接︰在“國際移動衛星”系統中，衛星與用戶移動終端之間的通信采用L波段，是因為L波段的傳播損耗和衰減均小；衛星測控站和衛星之間的通信采用C波段，是為了與“國際通信衛星”系統連接，實現全球通信。
美國為印尼和阿聯酋研制的“格魯達”和 “瑟拉亞”衛星是區域性地球靜止軌道個人移動通信衛星，可實現手持機區域移動通信。
另一種就是低軌道移動通信衛星系統。現已投入使用的主要有“銥”星和“全球星”兩個系統，它們使用戶實現了無縫隙通信，開闢了全球個人通信的新時代。低軌道移動通信衛星星地之間路徑短，能克服靜止軌道衛星存在的種種缺陷。不過，低軌道衛星信號覆蓋地面面積小，為了覆蓋全球，需要用多顆衛星組成星座才能進行全球通信。例如，“銥”星移動通信星座有66顆衛星。它可為移動用戶在任何時間、任何地點提供全球通信服務，十分方便，通信質量也好，但成本太高，所以目前只用于軍事、探險等。
4.電視直播
移動通信衛星能夠為用戶直接進行話音通信，但不能轉發電視節目，轉發電視節目是由電視直播衛星來完成的。1993年12月17日美國發射成功了世界第一顆數字“電視直播衛星”，實現了數字式視頻壓縮衛星電視直播。它是把電視信號經模數轉換和壓縮後送上衛星，然後直接轉發到家庭，經地面接收機進行解壓縮和數模轉換後輸入電視機。
電視直播衛星是一種向公眾直接轉播電視或聲音的人造地球衛星，主要起空間直播發射台的作用。美國現已發射了數顆裝有Ku頻段轉發器的電視直播衛星，每顆星可提供上百套電視節目，每個家庭只需安裝直徑0.45米的天線和接收機/譯碼器，就能在普通電視機上收看高質量的電視圖像，從而向有線電視網發起了挑戰。
為了擴大地面用戶的使用範圍，減輕用戶的經濟負擔，直播衛星一般用國內或區域波束覆蓋，並具有以下特點︰高功率發射，以便讓地面用戶用直徑不到１米的簡易天線設備直接收看或收听；采用大面積太陽電池陣，這是因為直播轉發器的輸出功率大，要求星上太陽電池能提供千瓦級以上的電源功率；高精度軌道控制和天線指向，使地面接收設備簡單並且不要求地面天線有跟蹤能力。
電視直播衛星的問世在全球已引起一場革命性變革，它創造了一個相當于彩電規模的新興產業，並迅速轉向衛星電腦直聯、高速寬帶多媒體通信，有望成為空間信息高速公路的重要組成部分。2006年下半年，我國將發射首顆自行研制的直播衛星——鑫諾二號。
5.音頻廣播
繼衛星移動通信、衛星電視直播之後, 衛星音頻廣播又悄然興起。2001年3月18日和5月9日美國XM公司分別發射了1顆XM數字音頻廣播衛星，它是世界上第一座衛星數字廣播服務站，被美國《財富》雜志評為2001年最佳產品。每顆XM衛星有100個數字聲音頻道，向全美國提供音樂、新聞、體育、談話、喜劇以及兒童節目。听眾通過數字收音機可直接收听到，且音質清晰悅耳。對于當地廣播業來說，這是新一輪競爭的開始。
有了XM衛星廣播之後，無論你是在鬧市，還是在鄉村，都可以收听到XM衛星廣播，即使你駕車高速行駛，所接收到的XM衛星信號可與CD相媲美。現在，美國的汽車司機和在世界各地的听眾只要花100多美元購買到一套衛星接收設備專門設備，每月再交9.95美元服務費，就可隨時隨地接收來自這種衛星的廣播節目。
6.中繼衛星
由于高波段電波的直線傳播特性和地球曲率的影響，地球測控站跟蹤中、低軌道航天器的軌道弧段和通信時間受到限制。跟蹤與數據中繼衛星主要是用來跟蹤、測量和控制其它衛星並在其它衛星與地面之間轉發數據的。它相當于把地面測控站升高到了地球靜止軌道高度，所以1顆衛星就能以較大幅度覆蓋，轉發地球站對中、低軌道航天器的跟蹤測控信號，並對中、低軌道航天器發回地面的數據、圖像和話音等進行實時、連續的中繼等。用3顆這種衛星組網就可以對軌道高度在200∼12000千米範圍內的所有航天器提供連續的跟蹤和數據中繼，從而大大減少地面測控站或測量船的數量，尤其是可彌補在國外難以建立測控站的缺陷。這種衛星具有全軌道連續覆蓋、全天候數據收集高速率數據傳輸能力。
跟蹤與數據中繼衛星的研制難度很大，因為它采用多種波段，尤其星上天線要能自動跟蹤中、低軌道衛星，所以直到1983年4月4日，美國挑戰者號航天飛機才發射了世界第一顆軍民兩用跟蹤與數據中繼衛星。美國現已發展了2代軍民兩用的跟蹤與數據中繼衛星，並專門研制了軍用跟蹤與數據中繼衛星。甦聯/俄羅斯的跟蹤與數據中繼衛星與美國相似。
7.戰爭紐帶
目前，70%以上的通信是靠軍用通信衛星來完成的。軍用通信衛星包括戰略通信衛星和戰術通信衛星，其中戰略通信衛星為全球戰略指揮和控制提供通信和情報傳輸，它的通信終端通常是一些大型的固定地面站；戰術通信衛星提供地區性戰術通信，主要為軍用飛機、艦船、車輛，乃至小分隊或單兵等作戰個體提供通信服務，它的通信終端通常是一些小型的機動地面站甚至是便攜式通信收發機。
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