[科普中国]-通信卫星

通信卫星是卫星通信系统的空间部分。一颗地球静止轨道通信卫星大约能够覆盖40%的地球表面，使覆盖区内的任何地面、海上、空中的通信站能同时相互通信。在赤道上空等间隔分布的3颗地球静止轨道通信卫星可以实现除两极部分地区外的全球通信。通信卫星是世界上应用最早、应用最广的卫星之一，美国、前苏联/俄罗斯和中国等众多国家都发射了通信卫星。下面介绍通信卫星的相关知识。

简介通信卫星（communications satellite）：用作无线电通信中继站的人造地球卫星。卫星通信系统的空间部分。通信卫星转发无线电信号，实现卫星通信地球站（含手机终端）之间或地球站与航天器之间的通信。通信卫星按轨道的不同分为地球静止轨道通信卫星、大椭圆轨道通信卫星、中轨道通信卫星和低轨道通信卫星；按服务区域不同分为国际通信卫星、区域通信卫星和国内通信卫星；按用途的不分为军用通信卫星、民用通信卫星和商业通信卫星；按通信业务种类的不同分为固定通信卫星、移动通信卫星、电视广播卫星、海事通信卫星、跟踪和数据中继卫星；按用途多少的不同分为专用通信卫星和多用途通信卫星。一颗地球静止轨道通信卫星大约能够覆盖40%的地球表面，使覆盖区内的任何地面、海上、空中的通信站能同时相互通信。在赤道上空等间隔分布的3颗地球静止轨道通信卫星可以实现除两极部分地区外的全球通信。通信卫星是世界上应用最早、应用最广的卫星之一，美国、前苏联/俄罗斯和中国等众多国家都发射了通信卫星。

作为无线电通信中继站。通信卫星像一个国际信使，收集来自地面的各种“信件”，然后再“投递”到另一个地方的用户手里。由于它是“站”在36000 公里的高空，所以它的“投递”覆盖面特别大，一颗卫星就可以负责 1/3地球表面的通信。如果在地球静止轨道上均匀地放置三颗通信卫星，便可以实现除南北极之外的全球通信。当卫星接收到从一个地面站发来的微弱无线电信号后，会自动把它变成大功率信号，然后发到另一个地面站，或传送到另一颗通信卫星上后，再发到地球另一侧的地面站上，这样，我们就收到了从很远的地方发出的信号。

通信卫星一般采用地球静止轨道，这条轨道位于地球赤道上空 35786公里处。卫星在这条轨道上以每秒3075米的速度自西向东绕地球旋转，绕地球一周的时间为 23小时56分4秒，恰与地球自转一周的时间相等。因此从地面上看，卫星象挂在天上不动，这就使地面接收站的工作方便多了。接收站的天线可以固定对准卫星，昼夜不间断地进行通信，不必像跟踪那些移动不定的卫星一样而四处“晃动”，使通信时间时断时续。通信卫星已承担了全部洲际通信业务和电视传输。

定义通信卫星：作为无线电通信中继站的人造地球卫星。通信卫星通过转发无线电信号，实现卫星通信地球站之间或地球站与航天器之间的无线电通信。通信卫星可以传输电话、电报、传真、数据和电视等信息。对于整个卫星通信系统而言，我们把通信卫星和它的测控站称为通信系统的空间段。

这个定义大家很容易理解。就是出现了一个新术语——中继站。给大家解释一下，中继站就是一部负责接收并转发无线电信号的“电台”。大家可以把中继站想象为无线电信号的“长途汽车站”。无线电信号可以在中继站“加加油或者换乘其它车次”，这样“跑”得更远。通信卫星如图1所示。1

图1 通信卫星

中文名：通信卫星

外文名：Communication Satellite

别称：无

应用学科：信息通信、卫星通信

特点：无线电通信、中继站、人造地球卫星

发展历史在地球轨道上作为无线电通信中继站的人造地球卫星被称为“通信卫星”。通信卫星反射或转发无线电信号，实现卫星通信地球站之间或地球站与航天器之间的通信。通信卫星是各类卫星通信系统或卫星广播系统的空间部分。一颗静止轨道通信卫星（简称“静止通信卫星”）大约能够覆盖地球表面的40%，使覆盖区内的任何地面、海上、空中的通信站能同时相互通信。在赤道上空等间隔分布的3颗静止通信卫星可以实现除两极部分地区外的全球通信。1958年12月美国发射世界上第一颗试验通信卫星。1963年美国和日本通过“中继1号”卫星第一次进行了横跨太平洋的电视传输。1964年8月19日，美国把“辛康3号”卫星直接送入国际日期变更线附近的赤道上空，使之成为第一颗真正的静止通信卫星，并利用这颗卫星成功地转播了东京奥运会的实况。1965年4月6日美国成功发射了世界第一颗实用静止轨道通信卫星：国际通信卫星1号。通信卫星是世界上应用最早、最广的卫星之一，许多国家都发射了通信卫星。通信卫星一般由卫星结构、电源系统、温控系统、姿控系统、天线系统、转发器系统等组成。按轨道可分为静止通信卫星和非静止通信卫星；按服务区域不同可分为国际通信卫星、区域通信卫星和国内通信卫星；按用途可分为专用通信卫星和多用途通信卫星。通信卫星带来的社会经济效益极大，卫星电视便是通信卫星的主要功能之一。还在轨道上运行并使用的各类卫星中，通信卫星数量最多，达到200颗左右。除各国自行经营的通信卫星外，一些国际组织也经营了许多通信卫星，进行商业运行，其中最著名的是国际通信卫星组织。国际通信卫星组织招标研制、发射、经营的国际通信卫星已经发展到第八代，每一代都在体积、重量、技术性、通信能力、卫星寿命等方面有一定提高。通信卫星是一种革命化的信息传播工具，它使人类社会、经济、文化和人们的生活方式发生了革命性变化。卫星通信的发展能够促进社会整体通信产业的发展。利用通信卫星建立通信系统，具有建设周期短、投资少、不受或较少受地理条件的限制，其优越性是其他任何通信手段无法相比的。2

分类根据不同的标准，通信卫星可以分为不同的类型。

2.1 是否包含通信转发器按照是否包含通信转发器，通信卫星分为：

1）无源通信卫星：仅仅用来反射无线电信号的卫星。无源通信卫星因为它的反射信号十分微弱，通信质量不佳等原因，早已不在开发研究。

2）有源通信卫星：拥有放大和变频功能的转发器，通过转发器转发无线电信号。1958年12月美国发射了世界上第一个低轨道试验通信卫星“斯科尔”。就是有源通信卫星。

2.2 运行的轨道不同按照通信卫星运行的轨道不同，通信卫星也可分为：

1）低轨道通信卫星（LEO）；

2）中轨道通信卫星（MEO）；

3）高轨道同步通信卫星（GEO）。

2.3 姿态稳定方式按照通信卫星的姿态稳定方式，通信卫星分为：

1）自旋稳定卫星：卫星通过沿固定的轴自旋的方式，保持卫星的空间定位。

2）三轴稳定卫星：通过X、Y、Z相互垂直的三个轴，来保持卫星的空间定位。

2.4 使用的业务频段按照通信卫星使用的业务频段，通信卫星可以分为：

1）单频段卫星：通信卫星采用UHF、L、S、C、X、Ku、Ka等固定的频段。

2）多频段综合卫星：采用两种频段或两种以上频段的通信卫星。

2.5 卫星的服务区按照通信卫星的服务区，通信卫星分为：

1）国际通信卫星

2）区域通信卫星

3）国内通信卫星

2.6 卫星的服务对象按照通信卫星的服务对象，通信卫星分为：

1）商用通信卫星

2）军用通信卫星

3）科学试验通信卫信

2.7 卫星的专业用途按照通信卫星的专业用途，通信卫星分为：

1）直播卫星：直接向公众转播电视、广播节目。

2）海事通信卫星：用于海上、空中和陆地间通信，兼顾救援和导航任务。

3）跟踪和数据中继卫星（TDRSS）：用于航天器与地球站之间的测控和中继传输数据信息；能够对高、中、低轨道的航天器进行测控。

4）导航定位卫星

5）遥感卫星。3

趋势发展趋势：通信卫星经过多年的发展各项技术都已经相对成熟，GPS导航、卫星电视等更是走进了千家万户。同步轨道上的卫星已经非常“拥挤”。通信卫星的发展研究主要在如下几个方面：

1、在通信卫星“拥挤”，易产生干扰的情况下，如何扩展新的频段；

2、如何利用有限的卫星空间，发展卫星上的信息技术；

3、如何延长卫星在太空定点的时间，如何延长卫星工作寿命；

4、如何提升通信卫星天线指向的精度。4

本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学