李逵歇後語

[拼音]：weixing tongxin

[英文]：satellite communications

利用通訊衛星作為中繼站實現地球上各點之間的通訊。主要進行電話、電報、電視、傳真和資料傳輸。衛星通訊一般只經過一顆衛星，由衛星通訊地球站向衛星傳輸的上行線路和衛星向地球站傳輸的下行線路完成。但有時訊號要經過多顆衛星和多條上、下行線路。衛星通訊是60年代中期航天技術與通訊技術相結合而產生的新通訊手段，它是通過衛星通訊系統來實現的。

發展概況

1945年，英國人A.C.克拉克提出在赤道上空35786公里高度的地球靜止衛星軌道上，等間隔地放置3顆地球靜止衛星，就可實現全球通訊的設想（圖1）。衛星通訊是在空間無線電通訊實驗基礎之上發展起來的。初期利用月球反射進行無源中繼通訊試驗，以後又發射了低軌道的反射型無源衛星。無源衛星反射的訊號太微弱，1960年開始有源衛星的通訊試驗。1962年利用“電星” 1號衛星進行了首次橫跨大西洋的通訊。1963年美國與日本之間通過“中繼” 1號衛星作了第一次跨越太平洋的電視轉播。低軌道衛星的通訊時間短暫，遂又出現能在各種天氣條件下實現晝夜通訊的靜止衛星。1964年靜止通訊衛星“辛康” 3號成功地轉播了東京夏季奧林匹克運動會的實況。該年成立了國際通訊衛星組織，次年，“國際通訊衛星”投入商業應用。在此期間，蘇聯試驗了大橢圓軌道的通訊衛星（見“閃電”號通訊衛星）。70年代衛星通訊迅速發展，以解決遠距離、大容量通訊為主，並向各個應用領域和國內衛星通訊的方向深入。中國1972年開始了衛星通訊試驗，次年分別在北京、上海建造了 3座直徑30米天線的標準地球站。1984年4月開始使用中國試驗通訊衛星進行衛星通訊試驗。

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系統組成

衛星通訊系統由空間部分和地球部分組成。空間部分除通訊衛星外，還包括管理和控制衛星的地面衛星測控站。地球部分指衛星通訊地球站（圖2）。

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通訊衛星

相當於在太空的微波中繼站，通過它轉發或反射無線電訊號（見通訊衛星）。

衛星測控站

為保證軌道上的通訊衛星正常工作，對衛星跟蹤、遙測、遙控和監視的地球站。它往往與一個標準衛星通訊地球站設在同一地點，構成操縱衛星和排程安排其他所有地球站業務工作的衛星通訊控制中心。

衛星通訊地球站

向衛星發射無線電通訊訊號並同時接收來自衛星訊號的裝置組合。分為固定地球站、可搬運地球站和移動地球站。衛星通訊地球站可以設在陸地上，也可設在海洋和大氣層中，例如設在船隻和飛機上，因此統稱為地球站。

工作原理

衛星接收地球站發來的無線電通訊訊號，加以放大、變頻，然後轉發給另一地球站。衛星通訊的實質是把地面微波中繼站搬到了赤道上空的地球靜止衛星軌道上，使地面微波視距一下擴大到18000公里，從而一顆衛星即可覆蓋地球表面積的40％左右。

衛星通訊具有通訊容量大、覆蓋區域廣、通訊質量高、經濟效益好的特點，尤其具有其他通訊方式所沒有的多址靈活性和可行動通訊的好處。

設計問題

除高緯度地區的個別國家外，現代世界各國都採用靜止衛星通訊。在衛星通訊系統設計中要考慮以下幾個重要問題。

頻率

衛星通訊的頻段主要根據電波傳播特點和合理利用無線電頻譜等因素確定。通常使用的上、下行頻段是6/4、8/7、14/11和30/20吉赫等。用得最廣泛的是3.7～4.2吉赫（下行線路）、5.925～6.425吉赫（上行線路），採用14/11吉赫頻段的也越來越多，這兩個頻段已日益擁擠。

軌道位置

通訊衛星的軌道位置主要根據其覆蓋區內地球站對衛星的仰角要求和與相鄰衛星系統不產生相互干擾的原則來確定。選擇衛星的軌道位置使地球站天線對衛星的仰角儘量高，這樣電波傳輸距離短，大氣衰減小，不受周圍環境干擾，通訊質量好。但為了避免不同的衛星通訊系統之間和衛星通訊系統與地面微波系統之間的相互干擾，還需按照國際電信聯盟制定的《無線電規則》的有關規定進行協調，兩者綜合考慮後，再確定衛星可放置的軌道位置。

多址技術

為了區分從同一顆衛星發向不同地球站的訊號，可以選用不同的多址通訊方式。常見的有分頻多重進接、分時多重進接、分碼多重進接和分空間多重進接（見通訊技術）。在地址通道的分配上又可分為固定預分配多址和按需分配多址。由於通道固定分配給某地址，多數情況下，使通道的利用率不高，所以又發展了各種根據需要臨時分配通道的按需分配多址，一旦通訊結束，該地址立即釋放所佔的通道，供其他地址選用，這樣通道利用率可大為提高。

延遲和迴音抑制

經過靜止軌道上衛星的通訊訊號，來回一次傳播約8萬公里，時間延遲近0.27秒，使通訊雙方對話時產生一點不自然的感覺。由於兩端地球站二、四線轉換器的匹配問題，常會使發話者聽到多次相隔約0.53秒的迴音，因此需要用迴音抑制器來消除時延引起的“迴音”。

衛星食和太陽干擾

靜止軌道處在赤道平面內，每年春、秋分前後共90天裡，每天會發生幾分鐘至72分鐘的衛星食，衛星處在地球的陰影裡，在此期間衛星上太陽電池不能工作，要用蓄電池供電。此外，春、秋分前後白天某時刻，從地球站看，太陽和靜止衛星在同一方向上，地球站天線將接收到強烈的太陽噪聲，使訊號明顯惡化，此現象稱為太陽干擾。它要持續數日，最長一天達10分鐘左右。太陽干擾累積時間約佔全年的0.02％，但它是可以預報的。在干擾期間，可採用切換到與備份衛星通訊的方法來加以避免。

展望

為增加衛星的通訊容量和解決常用頻段及靜止軌道的擁擠，今後將普遍採用頻率複用、多波束技術，向更高頻段擴充套件，進一步改善衛星和地球站天線的旁瓣電平，發展接力通訊的衛星間鏈路，使用太空梭在空間建造大型“通訊平臺”。衛星通訊將廣泛應用於由計算機互連的資料網路、電視會議、電視教育、電子郵遞、資料採集、新聞報刊印刷、航空航海通訊、遠距離醫療和診斷、政府行政管理和應急救災等領域。

參考書目

K.Miya ed.，Satellite Communications Technology，3rd print.，KDD Engineering and Consulting，Tokyo，1983.