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衛星通信

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2019-08-14 點擊量:104 編輯:

  衛星通信

  20世紀科學技術簡史2019-07-22

  衛星通信系統主要由通信衛星、地球站和與此兩者聯系的測控跟蹤系統等組成。通信衛星主要使用地球同步衛星。它的理論軌道是和地球自轉同步的軌道。衛星定位于赤道上空35786公里高處,衛星運行周期為一個恒星日,即23小時56分04秒。從地面看去,它恰似停在空中靜止不動,所以稱它為對地靜止衛星或地球靜止衛星。三顆對地靜止衛星組成系統,就可實現全球大部分地區的通信,與地面通信相比,衛星通信具有某些優點。它可以在衛星天線波束覆蓋的大面積范圍內根據需要建立通信網,不受地形地貌的限制,具有多地址功能。

  1965年美國發射第一顆商用同步衛星INTELSAT-I(晨鳥號),到90年代初,在軌道上運行的通信衛星已有130多顆。全世界商用和專用地球站已超過100萬個。在國際通信中,衛星通信承擔了70%以上的業務。

  衛星通信是電子技術與航天技術相結合的產物。關于地球靜止衛星的設想早在40年代就有人提出,1963年地球靜止衛星在美國發射試驗成功。由于衛星通信具有國際性的特點,在60和70年代先后產生了兩個國際性組織:一個是以美國為首的國際通信衛星組織(INTELSAT),1964年成立,總部設在華盛頓。這個組織成立以來發展很快,到1994年已有117個成員國。這個組織成立后的第二年,1965年,美國就發射了第一顆商用同步衛星INTELSAT-I。它的單向話路為480,使用壽命(設計)為1.5年。1967年發射的第二顆,話路數也是480,使用壽命為3年。1968年發射第三顆,話路數增加到2400,使用壽命為5年。1971年發射第四顆,話路數進一步增加到8000,使用壽命為7年。以后每隔4年或5年就要發射一顆,話路數也不斷提高,到1986年發射的第八顆通信衛星,話路數達80000,壽命為10年,1989年發射的第九顆通信衛星,重1777公斤,共有48個轉發器,通信容量約24000條雙向話路再加3路電視,采用數字電路倍增設備時,話路數可達12萬。1992年發射的INTELSAT-V II衛星,重量約1400公斤,使用C頻段(6/4 GHz)和Ku頻段(14/11 GHz;14/12 GHz)設計壽命為15年。

  另一個國際性組織是以蘇聯和東歐為中心,包括亞洲、非洲和拉美一些國家在內的“國際衛星組織”(INTERS-PUTNIK)。1971年成立,總部設在莫斯科,這個國際衛星組織到1994年已有14個成員國。在1978年以前利用蘇聯的“閃電I號”衛星建網,1978年以后改用蘇聯的同步衛星“靜止一4”和“靜止一5”兩星,都采用C頻段,各有1個40瓦轉發器和5個15瓦轉發器。其技術水平遠低于INTELSAT系統。

  在過去28年中,衛星通信在技術方面的發展主要表現在:①傳輸技術從模擬走向數字。目前提出和使用的數字調制和編碼方案已達數十種。②使用更高的頻段,從C頻段(6/4 GHz)移向Ku頻段(14/12或14/11 GHz)和Ka頻段(30/20 GHz)。③出現了多種多址技術,包括頻分多址(FDMA),時分多址(TDMA),碼分多址(CDMA)以及混合多址技術。④星上通信設備和功能日趨復雜和完善,主要有星上天線增多,形成由寬波束,窄波束和點波束組成的多波束系統。實現星上處理功能。用固體功放代替行波管放大器。星上轉發器數和每一轉發器容量增大。衛星重量和功率增大,壽命不斷延長。⑤地球站由大變小,由初期大而昂貴的30米天線地球站,發展到目前不到1米天線的廉價小站。

  1984年4月,我國發射第一顆試驗通信衛星。1986年2月,我國發射實用通信廣播衛星成功,成為世界上少數幾個能獨立研制,發射同步衛星的國家之一。1986年7月正式建成國內衛星通信網。1988年5月和12月又分別發射兩顆通信衛星,共8個轉發器。1990年2月又發射了第5顆通信衛星。

  當時我國用于國際通信的地球站北京有兩個,上海有兩個。陸續開通了至亞洲、美洲 、歐洲、大洋洲和非洲其39個國家和地區的近2000條話路加4種電視。所用技術逐步向數字化方式過渡。國內公眾衛星通信網已將北京、廣州、烏魯木齊、成都、拉薩和呼和浩特六地的地球站連接成網,共有1400條電路。1990年1月開通了設在新疆、內蒙古、西藏等地的10個6米的地面站。另外還在烏魯木齊與廣州之間首次開通使用了我國第一個國產的30路IDR(中間數據速率)系統。我國的電視單收站已發展到30000多個,以后仍在繼續擴大。

  國際上在80年代興起的“VSAT "(甚小地球站)衛星通信系統對大型企業各分支機構之間的通信產生了極大影響。VSAT的出現是衛星通信工業發展史上一個轉折點,目前僅在美國就有80多個系統,10萬多個VSAT站投入使用,并以每月約1000個VSAT站的速度在增加。中國廣播衛星公司于1988年7月已開通我國的VSAT衛星通信網,為煤炭部、鐵道部、國家地震局、國家計委、中國民航等提供了服務。其中中國民航的VSAT小站已為各主要城市的預訂機票提供了良好的數據傳輸信道。中國人民銀行正在建立包括350個小站VSAT系統,中央氣象局等單位也在籌建VSAT系統。


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