卫星通信论文

浅谈卫星通信

【摘要】卫星通信是以卫星作为中继的一种通信方式，它代表了未来通信的

发展方向，笔者在参考大量卫星通信方面相关资料的基础上，在本文中对卫星通

信的概述、特点、发展、应用等方面进行了介绍和探讨。

【关键词】卫星通信通信卫星发展应用

卫星通信是以卫星作为中继的一种通信方式，是在地面微波中继通信和空间

电子技术的基础上发展起来的，具有通信距离远、覆盖范围广、不受地面条件的

约束、建站成本与通信距离无关、灵活机动、能多址连接且通信容量较大等优点，

在全球许多领域应用效果很好。

一、卫星通信的概述

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地

球站之间进行的通信。它是微波通信和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无

线通信技术，所使用的无线电波频率为微波频段（300MHz～300GHz，即波段1m～

1mm）。这种利用人造地球卫星在地球站之间进行通信的通信系统，则称为卫星通

信系统，而把用于实现通信目的的人造卫星称为通信卫星，其作用相当于离地面

很高的中继站。因此，可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是

微波接力通向太空的延伸。

二、卫星通信的特点

卫星通信在无线电通信的历史上写下了崭新的一页，成为现代化的通信手段

之一。与其他通信方式相比，卫星通信有其独到之处。

1、通信距离远，建站成本与通信距离无关。一个卫星通信系统中的各地球站

之间，是靠卫星联接的。只要这些地球站与卫星间的信号传输满足技术要求，通

信质量便有了保证，地球站的建设经费不因通信站之间的距离远近、两通信站之

间地面上的自然条件恶劣程度而变化。

2、以广播方式工作，便于实现多址联接。通常微波接力、散射、地下电缆等，

都是“干线”或“点对点”通信。而卫星通信系统则类似于一个多发射台的广播

系统，每个有发射机的地球站，都是一座广播发射台，在卫星天线波束的覆盖范

围内，无论什么地方，都可以收到所有的广播，而我们可以通过接收机选出所需

要的某一个或某几个发射台的信号。既然地球站有发射机，也装有接收机，只要

架设起来，相互间都可以同时通信，这种能同时实现多方向、多地点通信的能力，

称为“多址联接”。

3、通信容量大，能传送的业务类型多。卫星通信覆盖面积大，且费用与通信

距离无关。利用卫星作为中继站，中继通信距离远，理论上一颗静止卫星的无线

波束可覆盖地球表面积的42.4%，三颗等间隔（120度）的静止卫星就可以建立

除地球两极之外的全球通信。卫星通信是目前远距离越洋通信的主要手段之一。

4、通信频带宽，传输容量大。卫星通信工作在微波频段，可利用频带宽（500MHz

以上）。加入频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、空分多址（SDMA）等接入方

式，可使卫星的通信容量达到上万条话路。

5、通信质量好，可靠性高。卫星通信的电磁波传播主要在接近真空的外层空

间传输，而且通常只经过一次转发，噪声影响小，通信质量好，稳定性高。

卫星通信有其优点的同时，也存在一定的局限性，具体包括：1、通信卫星使

用寿命短；2、存在日凌中断和星蚀现象；3、电波的传输时延较大且存在回波干

扰，天线受太阳噪声的影响；4、卫星通信系统技术复杂；5、静止卫星通信在地

球高纬度地区通信效果不好，并且两极地区为通信盲区；6、由于两地球站向电

磁波传播距离有72000Km，信号到达有延迟；7、10GHz以上频带受降雨雪的影响。

卫星通信有优点，也存在一些缺点。这种缺点与优点相比是次要的，而且有

的缺点随着卫星通信技术的发展，已经得到或正在解决。

三、卫星通信的发展

早在1945年10月，英国空军雷达军官阿瑟・克拉克在《无线电世界》杂志

上发表论文《地球外的中继站》，最先对利用静止卫星进行通信提出了科学的设

想，大约20年之后，这一设想变成了现实。

卫星通信的发展大致经历了两个阶段：

（1）卫星通信试验阶段（1954～1964年）

无源卫星通信试验：从1954年到1964年，美国先后利用月球、无源气球卫

星等作为中继站，进行电话、电视传输试验。由于种种原因，接收信号质量不高，

实用价值不大。

有源卫星通信试验：主要有：①低轨道延迟式试验通信卫星：1958年12月，

美国用阿特拉斯火箭将“斯柯尔”卫星射入椭圆轨道。为使远离的甲乙两站通

信，卫星飞到甲站上空时先将甲站发出的信息录音，待卫星飞到乙站上空时，再

将录音信息转发。此外也试验了实时通信。②中、高轨道试验通信卫星：1962

年6月，美国航空宇航局用德尔它火箭把“电星”卫星送入1060～4500公里的

椭圆轨道；1963年又发射了另一颗。③同步轨道试验通信卫星：1963年7月和

1964年8月，美国宇航局先后发射“新康姆”卫星。第一颗未能进入预定轨道；

第二颗则送入周期为24小时的倾斜轨道，进行了通信试验；最后一颗射入圆形

的静止同步轨道，成为世界上第一颗试验性静止通信卫星。利用它成功地进行了

电话、电视和传真的传输试验，并于1964年秋向美国转播了在日本东京举行的

奥运会。

（2）卫星通信的实用与提高阶段（1965～）1965年4月，“国际卫星通信

组织”把第一代“国际通信卫星”（Intelsat-Ⅰ，简记为IS-Ⅰ，原名“晨鸟”）

射入静止同步轨道，正式担任国际通信业务。两周后，前苏联发射第一颗非同步

通信卫星“闪电”-1，对其北方、西伯利亚、中亚地区提供电视、广播、传真和

一些电话业务。这标志着卫星通信开始进入实用与提高、发展的新阶段。

总体发展趋势：卫星容量增大，地球站尺寸减小。

四、卫星通信的应用

到目前为止，人类发射的各类卫星已达数千颗，它们有各自不同的用途、运

行轨道、外型与结构。据统计，目前在同步轨道上运行的卫星已达150余颗，利

用卫星通信的国家和地区近200个，有两千多座卫星通信地球站及上百万个卫星

电视接收站，分布遍及全球。

随着通信业务的增加和空间技术的发展，各国研制了许多不同用途的通信卫

星。例如，适用于某一国家或某一地区的国内通信卫星；专门为军事服务的国防

通信卫星；提供船舰使用的海事通信卫星（如INMARSAT）；提供卫星测轨和数据

传输的跟踪和数据中继卫星；为家庭提供直接电视广播服务的广播卫星；提供无

线电导航业务的通信卫星（如全球定位系统GPS），以及为气象业务服务的通信

卫星等等。