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第4章 见证科学奥妙所在——卫星通信揭秘(2)

关于多址联接的定义,主要是针对于同一个卫星转发器可以联接多个地球站,多址技术是根据信号的特征来分割信号和识别信号,信号通常具有频率、时间、空间等特征。卫星通信常用的多址联接方式的分类有频分多址联接(FDMA)、时分多址联接(TDMA)、码分多址联接(CDMA)和空分多址联接(SDMA),另外频率再用技术也可以算得上一种多址方式。

在微波频带中,整个通信卫星的工作频带约有500MHz宽度,为了放大和发射及减少变调干扰的方便性,常用的方法是在卫星上巧妙的设置若干个转发器。设置的每个转发器的工作频带宽度为36MHz或72MHz。现在的卫星通信的技术通常是以采用频分多址技术为主,地球站在占用频率方面也有区别,不同的地球站,频率不同,必须要合理的采用不一样的载波。这种适合于点对点大容量的通信。

在这几年的卫星技术发展,已逐渐开始采用时分多址技术,即每一地球站所占用的频带一样,但时隙方面也有所不同,主要表现在,它相对于比频分多址具有自身优点,比如说干扰不会产生互调,更是不需运用上下变频把各地球站信号分开,比较适合于数字通信方面,也可依据业务量的变化按需分配,也可以采用数字话音插空等新领域的技术,让容量增加到5倍。而关于另一种多址技术使码分多址(CDMA),即不同的地球站占用同一频率和同一时间,但有不同的随机码来区分不同的地址但需要不同的随机码来区分不同的地址。它主要是采用了所谓的扩展频谱通信技术,这种通信技术的优势是具有抗干扰能力强,在有较好的保密通信能力方面具有严谨性,调度话路方面灵活可变 。其主要缺点是降低了频谱利用率。它的适用范围主要包括一些容量小,分布广,具备一定保密要求的系统使用。

卫星通信的出现之后,人类的生活由此进入一个新的阶段,一个新的世界。要说到,卫星通信的覆盖范围,只能用覆盖广泛来形容,很多领域都需要卫星通信技术来进行改变,卫星通信的应用范围在不断的扩大。

知识卡片:

低轨道卫星移动通信

低轨道卫星移动通信系统是指由轨道高度在700~1500km的卫星群(星座)构成的移动通信系统。它的特点是传输衰耗小,通信延时短,重量轻、功耗小。采用极轨道或倾斜轨道的星座系统,可构成提供便于覆盖的移动通信服务系统或覆盖除南、北极地区以外的便于卫星移动通信系统。由于卫星轨道距地面较近,相对运动速度较快一颗卫星能够保持通信的时间约为10min,所以需要的不断地切换卫星链路。

4.卫星通信的探索历程

人类对于卫星通信探索历程,一直以来都备受关注,卫星通信技术的不断演化和发展,人类开始越来越依赖卫星技术。

通信卫星的工作过程

关于卫星通信的工作过程,主要是由地面电台和卫星间互相发射、接收电波信号来进行的。在卫星电波覆盖区内的电台,都可以使用这颗卫星。但是,对于人类来说,卫星通信的研究和发展仍对我们产生吸引,牵引着人类不断的在通信领域开阔更为广泛的天地。

通信卫星工作的基本原理

要想对卫星通信的历程有进一步的探索,我们必须要先熟悉下卫星通信的各个历程。

前苏联在1957年10月4日发射成功第一颗人造地球卫星“东方一号”,这是首次利用人造卫星进行通信的试验,现如今,一些人造卫星的能源和动力能够维持在七年左右,相反的,比较早期的人造卫星只能在轨道上运行短暂的几个星期或几个月,“东方一号”的运行时间仅仅维持了62天而已。

探险者一号

世界强国也随着卫星时代的到来,将第一颗人造卫星“探险者一号”送入太空。在1958年圣诞节前一个星期,又相继发射了一颗由美国无线电公司制造的轨道中继通信卫星“斯科尔”,卫星上装有艾森豪威尔总统致圣诞贺词的录音带,可以从地球上接受到太空传来的录音带声音。“斯科尔”在轨道上运行时间也相对较短,仅仅运行了一个多月,最终因地心引力的牵引,于1959年1月底坠人大气层烧毁。

紧接着,美国又在1960年发射了“回声一号”,轨道在距地面1000公里上空。“回声一号”其实就是个充气气球,只能靠表面金属层反射地球向它发射的信号,无法使信号加强,所以有另外一种说法,名为无源通信卫星。在无法对信号进行加强的缺陷下,“回声一号”反射回地球表面时,信号已经完全减弱,这种卫星要求地面站设置大功率发射机和高灵敏度的接收机,但接收到的信号仍很微弱。

世界上第一颗装有强力放大器的通信卫星是美国陆军于1960年10月4日发射的“信使IB号”,其动力和放大器电源靠19152th太阳能电池提供。这颗卫星在运行18天后,便停止播送信号。

第一颗商业通讯卫星“电星1号”

1962年,美国发射了由贝尔研究所设计制造的“电星”卫星。这是一颗有源卫星,它的使用大概需要100对晶体管M600个太阳能电池,可以在将从地球上接收到的信号加强后,再反馈于地球。“电星”进入宇宙几小时,那已经能将横跨大西洋的电视实况转播传递到世界各个角落。“电星”以椭圆轨道绕地球飞行,两个半小时绕地球一周,因此,地面站每换。在被要求需要改变服务项目时,程序只需要进行下修改即可。程控机的速度快、容量大、使用灵活、可靠性高,可以提供多方通话、自动回叫、缩位拨号等多种服务,还可以解决通话自动计费的问题,并有利于实现设备测试和维护的自动化。电子交换机在未来具有非常可观的发展前景,已经成为了电话交换机发展的主流。次只能与它联系20分钟.

在1963年2月时候,美国发射了第一颗同步卫星“辛康”。同步卫星是被发射到赤道上空离地面约36,000里处,所处的这个高度,卫星环绕地球的速度与地球自转速度已经达到一致的位置。此刻,若是从地球上观察,卫星在空中是处于一种静止不动的状态,因此静止轨道卫星成为它的第二个称号。一颗同步卫星的通信范围大约可以覆盖地球表面的三分之一地区。所以,通过这个原理,只需在太平洋、印度洋、大西洋的赤道上空相应的各配置一颗同步通信卫星,便可在 全球范围内实现卫星通信。

辛康1号

1965年4月,美国发射了一颗国际通信卫星“晨鸟”。这是一颗半试验、半实用的同步静止轨道通信卫星,通信容量为240条电话线路和1个彩色电视频道。“晨鸟”于6月28日开始商业服务,它是通信卫星从试验阶段转为实用阶段的标志,开创了民用国际卫星通信的先河,后易名为“国际通信卫星1号”。中国的第一颗自行研制的通信卫星也于1984年4月8日晚成功地射入地球同步轨道。

卫星运行中

关于卫星通信的探索历程,是由多个历程所组成,每个阶段,卫星通信的发展会呈现不同的状态。我们应该很清楚的意识到,通过卫星通信技术的不断开发,不断研究,卫星通信开始造福于全世界的每个角落,日渐形成一股攻坚不破的科技力量。

知识卡片:

地球自转速度

地球绕自转轴自西向东的转动。地球自转是地球的一种重要运动形式,自转的平均角速度为 7.292×10-5弧度/秒,在地球赤道上的自转线速度为 465米/秒。

地球公转

地球公转就是地球按一定轨道围绕太阳转动(The Earth revolution around sun)。像地球的自转具有其独特规律性一样,由于太阳引力场以及自转的作用,而导致地球的公转。地球的公转也有其自身的规律。地球的公转这些规律从地球轨道、地球轨道面、黄赤交角、地球公转的周期和地球公转速度和地球公转的效应等点击此处添加图片说明几个方面表现出来。

5.中国对于卫星通信的研究历程

从古到现在,人类对宇宙的向往没有因为困难而停滞不前,相反的,正是由于面对着一个有一个的困难,人类才得以在攻克困难后,满心期待,满心自豪。人类曾经幻想过有一天,能够实现升天,探索宇宙的梦想,但是经过数千年的努力,直到20世纪50年代这个所谓的梦想才得以成功过的转化为现实,人类才开始接触到宇宙,认识到宇宙。

1972年的尼克松访华

提到中美关系的正式建交,不得不提到1972年的尼克松访华的事迹。中美谈判,中美正式建交,那一刻,所有人中国人的心情激动无比,为这个历史性时刻表示自豪。当时的谈判被誉为外交风云谈判,无论是对中国还是世界都揭开了崭新的一幕。其中,“小球转动大球”的乒乓外交早已经成为了众所周知的大事,但是,关于中国卫星通信的起源却鲜有人知。

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