第六十三章遨游天际的通信站
卫星通信的发明
卫星通信作为一种现代通信手段，使世界各地的人们得以更快捷更方便地联系。地球变小了
，空间科技的迅速发展使人类受益匪浅。
不断发展进入实用
早在1945年10月，英国物理学家、作家克拉克在一本名为《无线电世界》的杂志上发表了一
篇科学幻想文章，描述了人类利用三颗与地球同步的人造卫星作为空间通信站进行全球通信
的壮丽景观。12年后——1957年10月，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，开创了人
类历史上的航天时代。此后不久，通信卫星的研究就提到议事日程上来了。
1958年12月美国空军利用“斯科尔”卫星进行了磁带录音传输试验，这是世界上第一次通
信卫星试验。
1960年8月，美国陆军利用“回声1号”卫星星体反射电磁波进行了电话和电视的横跨大西洋
无源中继试验。这些试验成功地证明了卫星的通信能力，也使人
们认识到实用
的通信卫星必须采用通信转发器和太阳能电池。
1962年7月，利用美国宇航局发射的“电星1号”有源通信卫星，美、英、法三国联合进行了
横跨大西洋的电视、电话、电报和传真传输的试验，为商用卫星通信技术奠定了基础。同年
8月，前苏联利用“东方3号”和“东方4号”卫星完成了卫星间的通信试验。
1963年11月23日，美国和日本进行了第一次横跨太平洋的卫星电视转播试验，在试验开始前
大约两小时，发生了美国总统肯尼迪被刺事件，于是这条现场录像的电视新闻就成了试验
时转播的第一条新闻，从而使人们更深刻地认识到卫星通信的巨大优越性。
但是，当时运载火箭的推力还不够大，上述卫星还是低轨道卫星，它们以很快的速度沿着椭
圆轨道绕地球运行。
由于卫星运行与地球自转不同步，卫星在空中的位置不断变动，地面上相距很远的两点
每天能利用卫星通信只有几次，每次的通信时间最长才20～30分钟，所以这种移动卫星不
能用作洲际通信。
随着空间技术的发展，人类不仅提高了运载火箭能力，而且掌握了同步轨道卫星的发射技
术和保持卫星位置的控制技术。
1963年7月，美国宇航局把“同步2号”通信卫星送入同步轨道，并进行了美、欧、非三大洲
之间的洲际通信试验，从此以后，世界进入了卫星通信的时代，使克拉克的幻想终于变成了
现实。
1964年8月，美国向太平洋上空的同步轨道发射了“同步3号”通信卫星，通过这颗卫星向全
世界进行了东京奥林匹克运动会实况电视转播，通信卫星开始进入实用阶段。
同月，世界商用卫星临时组织宣告成立，次年4月，发射了“国际通信卫星-I”(IS-I)，首
先在大西洋地区开始用同步卫星开通商用通信业务。
高速快捷无“线”飞跃
必须要具备通信卫星和地面站才能进行卫星通信，不但要有通信卫星，还要有地面站。地面
站，也叫地球通信站，它是用来向卫星发射无线电波和接收卫星转发回来的无线电波的。因
，在地面站中至少要有一套无线电发射机和接收机。地面上两个以上的地面站和太空的通信
卫星就构成了卫星通信系统。
卫星通信是一种无线电通信，携带信息的无线电波从一个地面站出发，穿过大气层、电离层
到达卫星，然后又经卫星转发返回地球到达地面上的另一个通信站。由于长、中、短波都不
能穿过电
离层，因此，卫星通信所用的无线电波必须是频率在超短波以上的微波，所以，卫星通信也
是一种微波通信，是中继站在太空的微波通信。
无源卫星是人们最早送到天空上去用于通信的，靠本身对电波的反射来完成转发信号的卫星
，由于反射回地面的电波非常微弱，要求地面的发射机功率很大，接收机灵敏度很高，
难于广泛使用。经过一段时间的试验后，无源卫星很快被有源通信卫星代替了。在有源通信
卫星
上，装有接收机和发射机，对信号进行放大处理。随
着卫星通信技术的不断进步，通信卫星不仅能转发、放大信号，而且能处理信号并且功能
越来越强。
在目前的国际卫星通信中，绝大多数采用的是静止卫星。因为这种卫星正好在赤道上空，距
面约有36 000千米高，这时它绕地球一周的时间刚好等于地球自转一周的时间(24小时)。因
，当我们从地球上去看它时，就真像是静止不动的一样。由于静止卫星绕地球运转的周期与
地球自转的周期相同，也就是说与地球自转同步，因此，静止卫星也叫同步卫星。同步卫星
上发射的无线电波可覆盖地面上1/3以上的区域，也就是说，在同步卫星的圆形轨道上等间
隔地放置三颗同步卫星，就足以实现全球范围的通信。
由于相对地面不动，使得地面站的天线方向很容易保持指向卫星。但同步卫星距地面很远，
这就不但要求地面站的发射机发射功率很大，而且要求接收机灵敏度很高。另外，将卫星送
赤道面内的同步轨道上，不管技术上还是经济上代价都很高。
相对于同步卫星，异步卫星是
椭圆轨迹，绕地球运行的周期小于24小时，与地球自转不同步，也就是说，从地面上向天空
看，它是运动的。但异步卫星可以距离地面较近，只有几百千米到几千千米，而且轨道面与
赤道面可以成任意的夹角。由于异步卫星距地面近，地面发射机可以功率较小，接收机也可
以简化，地面设备便可以做成很小的易携带的手持机型。
现在，卫星通信已成为长距离、全球通信的主要手段。通信业务从简单的电报、电话，发展
电视、数据传输、传真、综合业务数字网、导航、定位、应急通信等新业务；站址从固定发
展到移动；信号从模拟到数字；用户从民用到军用。随着世界范围信息高速公路的建设，卫
星通信的使用范围将会越来越广。
论功评过扬长避短
为什么要利用卫星进行通信呢?这是由于卫星通信有以下优点：
第一，卫星通信覆盖区域大，通信距离远。一颗同步卫星就可覆盖地球上1/3以上的区域，
覆盖区域的最远距离达18 000千米以上。
第二，卫星通信的频带宽、容量大。卫星通信采用微波波段，一颗卫星上可以设置多个转发
器，故通信容量很大。
第三，卫星通信广播式转发信号，具有多址联接能力。
卫星覆盖的是一个区域，即广播式工作，卫星是服务区域的地面站共用
，因而，服务区域内的任一地面站可与另一个或多个地面站进行通信，并且也更适合于传输
电视信号。
第四，卫星通信的信号传输质量好，可靠性高。由于卫星通信的无线电波传播路径绝大部分
是在大气层外空间，且仅经过卫星一次转发，因此，噪声干扰小，性能稳定可靠，通信质量
好。
第五，卫星通信的成本与距离无关。
卫星通信的地面站至空间转发器这一区间并不需要线路投资，
通信卫星一
旦进入轨道以后，所需的维修费用比地面上其他
通信设备要低得多。然而因为卫星的寿命有限，必须定期替换它。由此不难看出，卫星通信
系统的费用将在很大程度上取决于卫星的可靠性。
第六，卫星通信机动灵活。卫星通信的建立不受地理条件的限制，地面站可以建立在边远山
区、岛屿、汽车、飞机和舰艇上。只要建立起地面站，就可以与同一系统内的其他站进行通
信。
以上是卫星通信的优点。但它也有缺点。其中主要包括：
第一，技术要求高。卫星通信需要有高可靠性、长寿命的通信卫星，而要做到这一点并不容
易，这需要高、精、尖的科学技术支持。而在目前，只有极少数的国家能够运筹帷幄。
第二，卫星通信要求地面站拥有大功率的发射机和高灵敏度的接收机。正因为卫星重量受到
格限制，
能量非常分散，加上大约4万千米的路程损耗，卫星信号到达地面站时已经是相当微弱了。
因此地面站必须采用大功率发射机和高灵敏度的接收机，而这又使地面站变得很庞大。
第三，卫星通信有较大的信号延迟和回声干扰。无线电波在空间的传播速度等于光速，每秒
30万千米。当利用同步卫星进行通信时，信号经地面站发射经过卫星再转发到另一个地面站
时，单程大约8万千米。进行双向通信时，通话双方一问一答往返共达16万千米，共需0.6秒
时间。如果传输电话，0.6秒时间的延迟叫人听起来就有一种不自然的感觉。另外，电话用
户线是二线传输，即收、发线共用，而市话中继和长途线路都为收发分开的四线传输
，两者之
间需要接入一个相互转换的耦合电路，
由于转换电路的隔离作用总不是
那么理想，使得对方来的信号有一部分经转换电路又返回对方去，
对发话人就形成了回声
干扰，使发话人听自己讲话就像面对山谷喊话一样。解决的方法是加回声抑制器。回声抑制
器的原理是利用话音电流的有无自动地接通或关闭卫星线路，从而使回声无法返回来。
第四，卫星通信存在卫星蚀及日凌中断现象。在每年的春分和秋分季节里，在午
夜，由于地球遮挡太阳，会发生卫星蚀，同步卫星上的太阳能电池无法使
用。此时必须用卫星自带的蓄电池供电。在白天，当太阳、卫星和地面站在一条直线上时，
地面站天线对准卫星同时也正对太阳。这时，强烈的太阳射线干扰噪声进入接收机，使信噪
急剧下降，通信质量变差甚至通信中断，这就是日凌中断现象。卫星蚀及日凌中断发生的区
域和持续时间都可事先预报。
正如上所述，卫星通信虽存在不足之处，但都是可以避免和改进的。卫星通信作为现代通讯
手段之一，在以后的岁月里必将发挥越来越大的作用，它将使地球变得越来越“小”，人类
联系更加紧密。