2首顆商業(yè)應(yīng)用衛(wèi)星通信衛(wèi)星修改版課件

首顆商業(yè)應(yīng)用衛(wèi)星

-通信廣播衛(wèi)星1目錄通信衛(wèi)星概述通信衛(wèi)星的種類“斯科爾”和“國際通信衛(wèi)星1號”通信衛(wèi)星的系統(tǒng)組成通信衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用未來的發(fā)展趨勢2通信衛(wèi)星概述3通信技術(shù)在人類歷史中的作用通信：在兩個或多個位置實現(xiàn)信息的傳輸、接收和處理。通信是人類社會的基本需求，每一次通信技術(shù)的變革都會對整個社會以及每一個人帶來極大的影響。古代：烽火臺、鼓、鳴“金”、書信等近代：電報、電話等現(xiàn)代有線通信：光纖、電纜。無線通信：短波/超短波通信、微波中繼通信、地面移動通信、衛(wèi)星通信。4通信技術(shù)的目標(biāo)及限制終極目標(biāo)：任意時間、任意地點、任意多的節(jié)點完成任意大數(shù)據(jù)的交換。通信技術(shù)的發(fā)展總是向著這一理想目標(biāo)靠近，在實現(xiàn)過程中要進行實時性、傳輸距離、傳輸帶寬等各方面的權(quán)衡。

無線通信是現(xiàn)代通信技術(shù)的一個代表，相對于有線通信網(wǎng)來說，具有使用地點靈活，架設(shè)簡單，建設(shè)成本低等各方面的優(yōu)點。

無線通信最大的約束：地球是圓的。5A點與B點位置足夠遠(yuǎn)時，地球?qū)⒆钃鯚o線信號的直接傳輸。通過C點的信號中繼，A點與B點可以完成信號的間接傳輸。C點信號中繼的作用范圍取決于C點轉(zhuǎn)發(fā)器距離地面的高度。C點轉(zhuǎn)發(fā)器的高度越高，覆蓋范圍越大。人類目前能實現(xiàn)的最高轉(zhuǎn)發(fā)器：衛(wèi)星678理論上，三顆同步軌道通信衛(wèi)星就能覆蓋全球。通信衛(wèi)星的覆蓋通信衛(wèi)星的覆蓋面積并不是簡單的地球與衛(wèi)星之間的幾何關(guān)系，還需要考慮衛(wèi)星的輻射功率。通常用衛(wèi)星的有效全向輻射功率EIRP等值線圖來表示通信衛(wèi)星的發(fā)射覆蓋區(qū)域。EIRP表示衛(wèi)星輻射能力的物理量，單位dBW。下圖給出了“中星6B”衛(wèi)星(115.5°E)的EIRP等值線圖，單位dBW。9101112幾種常見波束覆蓋區(qū)域示意圖靜止衛(wèi)星覆蓋范圍的確定星下點：衛(wèi)星與地心連線和地球表面的交點位于衛(wèi)星的垂直下方赤道上空的衛(wèi)星其星下點在赤道上用星下點來表示GEO在軌道上的位置（用經(jīng)度來表示）13方位角、仰角和站星距的計算方位角：以正北方向為標(biāo)準(zhǔn)，將衛(wèi)星天線的指向偏東或偏西調(diào)整一個角度，該角度即是所謂的方位角。14仰角：天線軸線與水平面之間的夾角1516站星距離：地球站與衛(wèi)星之間的距離。地球站的經(jīng)度和緯度分別為1和1靜止衛(wèi)星星下點的經(jīng)度和緯度分別為2和0經(jīng)度差=2-1緯度差為1-0=1靜止衛(wèi)星觀察參數(shù)圖解17通過星地的距離，結(jié)合衛(wèi)星發(fā)射功率、天線增益等參數(shù)，就可以判斷地球上某地面站是否處于覆蓋區(qū)通信衛(wèi)星發(fā)展簡史衛(wèi)星通信之父ArthusClarke：1945年，WirelessWorld上發(fā)表論文《地球外的中繼》衛(wèi)星通信時代的開啟：1957年10月4日，前蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星SPUTNIK-1第一顆通信試驗衛(wèi)星：1958年12月，美國NASA發(fā)射“SCORE”廣播試驗衛(wèi)星。1960年8月，美國NASA發(fā)射“ECHO”，首次完成中繼通信。1962年7月，美國電話電報公司AT&T發(fā)射“TELESAT-1”低軌通信衛(wèi)星，奠定商用通信衛(wèi)星技術(shù)基礎(chǔ)。18通信衛(wèi)星發(fā)展簡史1962年11月，美國無線電公司RCA發(fā)射“RELAY-1”實現(xiàn)橫跨太平洋的美日之間的電視轉(zhuǎn)播。以上衛(wèi)星由于受運載火箭的能力限制，均為低軌道衛(wèi)星。1963年7月，美國NASA發(fā)射“SYNCOM-2”，實現(xiàn)同步軌道的信號中繼，使建立穩(wěn)定的衛(wèi)星通信線路成為現(xiàn)實，至此衛(wèi)星通信作為現(xiàn)代通信方式取得穩(wěn)固的地位。1965年4月，美國發(fā)射第一顆半實用，半試驗的同步軌道靜止通信衛(wèi)星“INTELSAT-1”，正式為北美和歐洲之間提供通信業(yè)務(wù)，標(biāo)志通信衛(wèi)星進行實用階段。19通信衛(wèi)星發(fā)展簡史20世紀(jì)70年代，提供衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)。20世紀(jì)80年代，提供海事衛(wèi)星通信服務(wù)。20世紀(jì)90年代，提供航空通信，陸地移動通信和個人衛(wèi)星通信服務(wù)。2019年11月1日，第一個全球個人衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)-銥星開始商業(yè)運營(第七周介紹)。進入21世紀(jì)以來，低軌道小衛(wèi)星通信系統(tǒng)也成為研究的熱點，在物流、軍事、災(zāi)害等各個不同領(lǐng)域具有應(yīng)用的需求。20通信衛(wèi)星的種類21按衛(wèi)星形狀分，有球形衛(wèi)星、箱形衛(wèi)星、圓柱體(套筒式)衛(wèi)星、錐頂圓柱體衛(wèi)星、多棱柱形衛(wèi)星、風(fēng)扇行衛(wèi)星等多種22按姿態(tài)穩(wěn)定方式分，有自旋穩(wěn)定衛(wèi)星和三軸穩(wěn)定衛(wèi)星。23按衛(wèi)星重量分：24種類重量（kg）巨衛(wèi)星>3500大衛(wèi)星>1000中型衛(wèi)星500～1000小衛(wèi)星100～500微小衛(wèi)星10～100納衛(wèi)星1～10皮衛(wèi)星0.1～1飛衛(wèi)星<0.125SNAP-1Nano-Satellite清華大學(xué)的“納星”一號26皮衛(wèi)星衛(wèi)星軌道開普勒定理假設(shè)地球是質(zhì)量均勻分布的圓球體，忽略太陽、月球和其它行星的引力作用，忽略大氣阻力，衛(wèi)星運動服從開普勒三大定律。27開普勒第一定理（1602年） 小物體（衛(wèi)星）在圍繞大物體（地球）運動時的軌道是一個橢圓，并以大物體的質(zhì)心作為一個焦點28開普勒第二定理（1605年） 小物體（衛(wèi)星）在軌道上運動時，在相同的時間內(nèi)掃過的面積相同；29其中：a是半長軸，開普勒常數(shù)μ=3.9861×105

km3/s2開普勒第三定理（1618年）

小物體（衛(wèi)星）的運動周期的平方與橢圓軌道半長軸的立方成正比關(guān)系30圓軌道衛(wèi)星具有恒定的運動速度典型衛(wèi)星通信系統(tǒng)的軌道高度、衛(wèi)星速度和軌道周期如下表衛(wèi)星系統(tǒng)軌道高度(km)在軌速度(km/s)軌道周期（時/分/秒）Intelsat(GEO)357863.074723/56/04.1NewICO(MEO)103554.895405/59/01.0SkyBridge(LEO)14697.127201/55/17.8Iridium(LEO)7807.462401/40/27.031從軌道形狀進行分類圓軌道：

GEO，GSO，MEO，LEO橢圓軌道

HEO32從軌道高度進行分類低地球軌道LEO：LowEarthOrbit，700~2000km中地球軌道MEO：MediumEarthOrbit，10000~20000km同步軌道GSO：GeoSynchronousOrbit，35786km靜止軌道GEO：GEostationaryOrbit，35786km高橢圓軌道HEO：HighlyEllipticalOrbits，最高點可達40000km3334內(nèi)范倫帶：1500～5000km外范倫帶:13000～20000km35GEO/GSO的主要優(yōu)勢對地（球）位置相對固定幾乎恒定的傳輸延時廣闊的覆蓋區(qū)域（單星覆蓋面積約占地球表面1/3）GEO/GSO的主要缺點大的傳輸延時和衰減仰角隨著緯度的增高而降低（GEO）不能覆蓋極地地區(qū)（GEO）軌位資源缺乏發(fā)射費用高由于GEO/GSO軌道的特性，該軌道上的衛(wèi)星都是功能強大的大型或超大型衛(wèi)星。36LEO的主要優(yōu)勢低傳輸延時和衰減（利于使用手持終端）靈活的系統(tǒng)設(shè)計（單星）發(fā)射費用低LEO的主要缺點對地的快速相對移動，大多普勒頻移單星覆蓋面積小（因此需要幾十到上百顆衛(wèi)星實現(xiàn)全球覆蓋）LEO星座的延時抖動大LEO星座的管理復(fù)雜性高37MEO：GEO和LEO的折中單星的中等覆蓋面積（需要幾顆到十幾顆衛(wèi)星實現(xiàn)全球覆蓋）中等的傳輸延時和衰減中等的對地移動速度（即中等的多普勒頻移） 中等的星座延時抖動中等的星座管理復(fù)雜度38HEO的主要優(yōu)勢高緯度地區(qū)的仰角大單星覆蓋范圍大對地相對運動速度較慢（在服務(wù)時間內(nèi)）HEO的主要缺點傳輸延時和衰減大穿越范·艾倫帶，衛(wèi)星壽命較短大的多普勒頻移“斯科爾”和

“國際通信衛(wèi)星1號”39斯科爾號（SCORE）國際上第一顆通信試驗衛(wèi)星。1958年12月18日發(fā)射橢圓軌道，近地點184km，遠(yuǎn)地點1462km設(shè)計壽命20天，實際在軌35天。重量3980kg。成功將美國總統(tǒng)的《圣誕節(jié)祝辭》錄音帶到太空，然后從太空傳到各地轉(zhuǎn)播，試驗了衛(wèi)星通信的可能性。40主要背景斯科爾號（SCORE）全稱為SignalCommunicationbyOrbitingRelayEquipment。在前蘇聯(lián)發(fā)射首顆衛(wèi)星的一年后，是

Atlas火箭的首次發(fā)射。（美蘇競爭）

主要試驗?zāi)康模候炞C

Atlas火箭的發(fā)射驗證衛(wèi)星通信理論的符合性驗證衛(wèi)星硬件在軌的可靠性測試地面設(shè)備

41主要設(shè)計直接采用火箭作為衛(wèi)星平臺，因此重量達到3980kg，實際有效載荷只有87kg。通信有效載荷直接在商用設(shè)備的基礎(chǔ)進行更改，整個研發(fā)在6個月內(nèi)完成。天線為狹槽天線，共4個，兩收兩發(fā)，安裝在火箭的表面，增益為-1dB。發(fā)射機，頻率為132MHz，8W輸出，全部由電子管構(gòu)成。接收機，頻率為150MHz，10dB噪聲系數(shù)，全部由晶體管構(gòu)成。42主要設(shè)計由于衛(wèi)星設(shè)計壽命短，電源系統(tǒng)直接采用銀鋅蓄電池（不可充電）作為唯一供電來源，避免了設(shè)計中太陽能電池以及可充電蓄電池的復(fù)雜性。安裝了兩套相同的通信載荷，進行備份，提高任務(wù)的可靠性。實際試驗過程中，一套設(shè)備失效。由于衛(wèi)星的軌道屬于低軌橢圓軌道，而且壽命較短（設(shè)計壽命20天），因此兩個地面站同時可見的概率較低，因此衛(wèi)星中增加了儲存延時下傳的能力（通過錄音磁帶）。實際在軌測試中磁帶更新了28次，直至蓄電池耗盡。43國際通信衛(wèi)星1號國際上第一顆靜止軌道商用通信衛(wèi)星。原名“晨鳥”號，1965年4月6日發(fā)射。6月28日正式投入商業(yè)運行。設(shè)計壽命為18個月，實際在軌工作接近4年。首次提供了北美與歐洲之間的洲際

電視轉(zhuǎn)播服務(wù)。高0.6米，直徑0.72米，重39千克。具備240路電話通道或一路電視通道。44研制背景國際通信衛(wèi)星組織于1964年由11個國家臨時成立，目標(biāo)是建立一個全球商業(yè)通信衛(wèi)星系統(tǒng)，一視同仁地向所有國家提供范圍更加廣泛的電信服務(wù)。直接繼承采用美國第一顆靜止試驗通信衛(wèi)星“辛康”號的技術(shù)成果。研制周期僅用了一年。在軌期間，成功對同步軌道商業(yè)通信衛(wèi)星的概念進行了演示。1969年1月，該星停止服務(wù)，進行在軌備用狀態(tài)。同年6月被再次喚醒，為阿波羅11號任務(wù)提供支持，兩個月后再次推出服務(wù)狀態(tài)。45技術(shù)特點自旋穩(wěn)定，降低了姿控系統(tǒng)的復(fù)雜性。但對通信衛(wèi)星而言，自旋穩(wěn)定會降低天線效率。整星未安裝蓄電池，完全依賴太陽能電池進行工作，降低了能源系統(tǒng)復(fù)雜度，但在陰影區(qū)衛(wèi)星無法工作。能夠提供點到點的通訊服務(wù)。46后續(xù)型號國際通信衛(wèi)星到目前為止已經(jīng)發(fā)展了6代，每一代都進行了技術(shù)革新，最終的目的是進一步提高通信的路數(shù)和帶寬。第二代衛(wèi)星使用了備份行波管和蓄電池。單個轉(zhuǎn)發(fā)器實現(xiàn)了多載波多址通信。第三代衛(wèi)星最突出的技術(shù)成就是使用了機械消旋天線，為增大天線增益、提高通信容量起了重要作用。第四代衛(wèi)星的特點是應(yīng)用陀螺儀的雙自旋穩(wěn)定衛(wèi)星技術(shù)，在消旋平臺上首次安裝寬、窄兩種波束的喇叭拋物面天線和12個通信轉(zhuǎn)發(fā)器，為了適應(yīng)大西洋通信業(yè)務(wù)高密集地區(qū)，經(jīng)改進成為“國際通信衛(wèi)星”Ⅳ-A號，首次利用空間波束隔離的方法實現(xiàn)了頻率復(fù)用，通信轉(zhuǎn)發(fā)器從12個增加到20個，通信容量增加50％。47后續(xù)型號第五代衛(wèi)星選用了三軸姿態(tài)控制方式，為安裝更多大型天線提供了有利條件。除上、下行使用6／4吉赫頻段外，又采用了14／11吉赫新頻段。首次在一顆衛(wèi)星上同時應(yīng)用空間波束隔離和正交極化隔離兩種頻率復(fù)用方式，使通信等效帶寬比其前代改進型衛(wèi)星展寬了2倍，從而可使一顆衛(wèi)星的通信容量超過1.2萬話路。第六代衛(wèi)星也是三軸穩(wěn)定，在軌精度達±0.01°。實現(xiàn)了衛(wèi)星波束的可配置和點頻的復(fù)用。48名稱ⅠⅡⅢⅣⅣ－AⅤⅤ－AⅥⅦ發(fā)射時間（年）196519661968197119751980198519891992直徑（米）0.721.421.422.382.381.6*21.6*23.62.7*2.7高度（米）0.60.671.045.285.91.71.76.44.2軌道重量（公斤）38861527007908158151.8K1.4K天線數(shù)目1113777/14初始功率（瓦）40751204005001.2K1.3K2.2K3.9K發(fā)射功率（瓦）61811688/208/2011/2030轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)目212122027324636總帶寬（兆赫）251305005008002.3K2.7K3.3K2.4K設(shè)計壽命（年）1.53577781014最大話路數(shù)2402401.2K4K6K12.5K14K24K23K電視頻道數(shù)或1或1+2+2+2+2+2+3+4每路年資（千美元）33112.01.21.00.880.880.63

通信容量和路數(shù)增加，單位路數(shù)的年資費下降49商業(yè)運營國際通信衛(wèi)星系統(tǒng)由國際通信衛(wèi)星組織進行運營。該組織最初是1964年由11個國家臨時成立，1973年，通信衛(wèi)星組織成員通過了一項永久性協(xié)定代替臨時安排，并決定將其資源集中起來，共同努力實現(xiàn)通信衛(wèi)星組織系統(tǒng)可以帶來的許多政治、經(jīng)濟和業(yè)務(wù)效益。通信衛(wèi)星組織當(dāng)年的使命一直持續(xù)到今天，這就是一視同仁地向世界所有地區(qū)提供范圍更加廣泛的電信服務(wù)，以增進世界和平和諒解。如今，通信衛(wèi)星組織擁有和運營一套全球衛(wèi)星系統(tǒng)，向五大洲200多個國家、地區(qū)和附屬地的用戶提供兩大類服務(wù)。50商業(yè)運營凡是國際電信聯(lián)盟（國際電聯(lián)）的成員國都可加入作為成員。所有國家（成員國和非成員國）都可使用通信衛(wèi)星組織的系統(tǒng)。成員國/擁有者按其對系統(tǒng)的相對使用量而投資，并獲得其投資的回報。通信衛(wèi)星組織服務(wù)的所有用戶都需支付使用費。費用按服務(wù)的種類、數(shù)量和時間長短而不同。就這樣，通信衛(wèi)星組織將其容量分配給其用戶，這些用戶再向其服務(wù)地區(qū)內(nèi)的最終用戶提供通信衛(wèi)星組織的服務(wù)。一些國家選擇批準(zhǔn)不止一個組織在其國內(nèi)提供通信衛(wèi)星組織的服務(wù)。51通信衛(wèi)星的系統(tǒng)組成52完整的通信衛(wèi)星系統(tǒng)組成星際鏈路ISL Inter-SatelliteLink網(wǎng)絡(luò)控制中心NCC NetworkControlCenter衛(wèi)星控制中心SCC/SOCC Satellite(Operation)ControlCenter用戶信息管理系統(tǒng)CIMS

CustomerInformationManagementSystem公用電話交換網(wǎng)PSTN PublicSwitchedTelephoneNetwork公用地面移動網(wǎng)PLMN PublicLandMobileNetwork53空間段-通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星由空間平臺和有效載荷兩部分組成。54

空間平臺空間平臺又稱衛(wèi)星公用艙，用來維持通信轉(zhuǎn)發(fā)器和通信天線在空中正常工作的保障系統(tǒng)。5556自旋穩(wěn)定結(jié)構(gòu)衛(wèi)星三軸穩(wěn)定結(jié)構(gòu)衛(wèi)星1、結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)衛(wèi)星的主體，使衛(wèi)星具有一定的外形和容積，并能承受星上各種載荷和防護空間環(huán)境的影響。一般由輕合金材料或復(fù)合材料組成，外部涂有保護層。572、溫控分系統(tǒng)溫控分系統(tǒng)的作用就是控制衛(wèi)星各部分的溫度，保證星上各種儀器設(shè)備正常工作。通?？煞譃楸粍訙囟瓤刂坪椭鲃訙囟瓤刂苾煞N形式。3、跟蹤、遙測、指令分系統(tǒng)（TT&C）跟蹤部分用來為地球站跟蹤衛(wèi)星發(fā)送信標(biāo)。遙測部分用來在星上測定并給地面的TT&C(TrackingTelemetry&Command)站發(fā)送有關(guān)衛(wèi)星姿態(tài)及衛(wèi)星各部件工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)。指令部分用于接收來自地面的控制命令，處理后送給控制分系統(tǒng)執(zhí)行。58594、控制分系統(tǒng)用來對衛(wèi)星姿態(tài)、軌道位置、各分系統(tǒng)工作狀態(tài)等進行必要的調(diào)節(jié)與控制。5、遠(yuǎn)地點發(fā)動機（靜止軌道通信衛(wèi)星）對于靜止軌道衛(wèi)星，通常是用運載火箭將衛(wèi)星射入橢圓形“轉(zhuǎn)移軌道”，再由衛(wèi)星所裝的遠(yuǎn)地點發(fā)動機，把衛(wèi)星推入近似圓形同步軌道。60616、電源分系統(tǒng)為衛(wèi)星提供電能。星上電源分系統(tǒng)由一次能源(太陽能)，二次能源(蓄電池)，以及供配電設(shè)備組成。電源系統(tǒng)重要作用衛(wèi)星電源系統(tǒng)是衛(wèi)星的關(guān)鍵分系統(tǒng)之一，它擔(dān)負(fù)著為衛(wèi)星的其它分系統(tǒng)和有效載荷供電的重要任務(wù)。電源分系統(tǒng)供電質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響衛(wèi)星整星的工作狀態(tài)。通常衛(wèi)星的電源系統(tǒng)由太陽能電池、蓄電池以及供配電設(shè)備組成。光照區(qū)太陽能為蓄電池充電，陰影區(qū)由蓄電池供電。

若衛(wèi)星中只有蓄電池（出現(xiàn)在早期的試驗衛(wèi)星以及一些短期航天任務(wù)中），則蓄電池耗盡就意味著衛(wèi)星壽命的結(jié)束，如“斯科爾號”。

若衛(wèi)星中只有太陽能電池，則整星必須在光射區(qū)才能保持工作。62電源系統(tǒng)的設(shè)計效率

最大負(fù)載能力

能量平衡重量壽命與可靠性

63電源系統(tǒng)的效率太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率

太陽能電池帆板對太陽的跟蹤太陽能電池的總功率與其面積相關(guān)，目前衛(wèi)星上一般采用展開式的太陽能電池帆板，以提高整星的能源供應(yīng)。但太陽能電池帆板對太陽光角度的跟蹤將直接影響太陽能電池的輸出功率。

太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率

太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率與太陽能電池的材料、工藝等相關(guān)。目前效率最高的是多結(jié)砷化鎵電池，效率在33%以上.普通的硅太陽能電池效率在8--16%之間.64太陽能電池的并聯(lián)效率

單片太陽能電池輸出電壓和電流是有限的,一般需通過串聯(lián)提高輸出電壓、并聯(lián)提高輸出電流，串并聯(lián)后在通過必要的保護電路才能與衛(wèi)星電源線（母線）相連。該連接電路的能量損耗號也會直接影響電源系統(tǒng)的效率。蓄電池效率

蓄電池是能夠貯能的裝置，貯藏在光照期間太陽電池產(chǎn)生的多余功率，在太陽電池不能工作或不能提供足夠的功率時作為備用電源釋放能量。對于蓄電池來說，效率包含了兩個方面，即充放電效率和儲存效率。蓄電池效率主要與蓄電池的類型相關(guān)。

65電壓轉(zhuǎn)化效率

電能都是從太陽電池或者蓄電池，經(jīng)過母線傳遞到了各個分系統(tǒng)。因為母線電壓一般只有一個，有時候電壓也不穩(wěn)定，而各個負(fù)載對電壓的要求不同，因此需要有直流-直流電壓變換器將母線電壓轉(zhuǎn)換為各路要求的電壓值，而電壓變換器在轉(zhuǎn)換過程中必然帶來能量的損失。以上各部分的效率合成后最終會影響整星能源系統(tǒng)的效率。66最大負(fù)載能力由于衛(wèi)星在軌工作期間，載荷的功耗并不固定，經(jīng)常也會出現(xiàn)短期內(nèi)大功率負(fù)載開啟的要求，因此整星電源系統(tǒng)的最大負(fù)載能力必須大于整星任務(wù)中的最大功耗需求。

能源系統(tǒng)的最大負(fù)載能力主要與蓄電池組的短期大電流放電能力相關(guān)，同時配套外圍電路也要滿足該電流通過的要求。

67能量平衡由于衛(wèi)星運行過程中有光照區(qū)和陰影區(qū)的區(qū)別，同時每一圈次的功耗需求根據(jù)任務(wù)也不盡相同，但在電源設(shè)計過程中需要保證在單圈次或者多圈次的循環(huán)過程中，整星的能量狀態(tài)基本處于一個穩(wěn)定的水平。68電源系統(tǒng)的重量考慮作為在軌衛(wèi)星的重要子系統(tǒng)，重量總是越小越好。要減小能源系統(tǒng)的重量主要通過以下幾方面入手：太陽能電池的選型：通過選擇輕質(zhì)的材料以降低太陽能電池的重量。對帆板的展開及跟蹤機構(gòu)采用輕量的設(shè)計。選用比能量更高的蓄電池，如鋰電池，以降低蓄電池組的重量。69電源系統(tǒng)的壽命與可靠性主要依靠元器件和部件的選型。電路設(shè)計中考慮冗余等可靠性設(shè)計。蓄電池的沖放電壽命直接影響整星的工作壽命（到壽命后，蓄電池?zé)o法充進電，整星無法保持能量平衡），需要選用更高沖放電壽命的蓄電池。70通信衛(wèi)星的有效載荷人造地球衛(wèi)星的有效載荷是指不同用途的衛(wèi)星，為了完成技術(shù)任務(wù)而配備的特有系統(tǒng)。不同用途的衛(wèi)星有不同的有效載荷。例如，資源衛(wèi)星的有效載荷就是各種遙感器，它包括可見光照相機、多光譜相機、多光譜掃描儀、紅外相機、微波輻射計和微波掃描儀和合成孔徑雷達等；氣象衛(wèi)星的有效載荷包括掃描輻射計、紅外分光計、垂直大氣探測器和大氣溫度探測器等；通信衛(wèi)星的有效載荷主要是通信轉(zhuǎn)發(fā)器及通信天線；天文衛(wèi)星的有效載荷是各種類型的天文望遠(yuǎn)鏡，它包括紅外天文望遠(yuǎn)鏡、可見光天文望遠(yuǎn)鏡和紫外天文望遠(yuǎn)鏡等。711、天線分系統(tǒng)發(fā)送和接收通信及測控信號。用于遙控、遙測和信標(biāo)信號的全向天線，接收地面的指令及向地面發(fā)送遙測數(shù)據(jù)。用于通信的微波定向天線?？煞譃槿虿ㄊ炀€、點波束天線和區(qū)域波束天線三類。7273全球波束天線波束寬度約等于17.4

，覆蓋衛(wèi)星對地球的整個視區(qū)一般由圓錐喇叭天線加上45的反射板組成點波束天線覆蓋面積小，一般為圓形，波束寬度為幾度天線通常為前饋拋物面天線，饋源為喇叭賦形波束天線可通過修改反射器形狀來實現(xiàn)也可利用多個饋源從不同方向經(jīng)反射器反射產(chǎn)生多波束的組合7475地球靜止衛(wèi)星通信波束覆蓋下一章通信衛(wèi)星中,還會比較細(xì)致地分析衛(wèi)星波束覆蓋問題衛(wèi)星天線系統(tǒng)示意圖762、通信轉(zhuǎn)發(fā)器又叫通信分系統(tǒng)或中繼器，實質(zhì)上是一部寬頻帶的收、發(fā)信機。其作用為接收、處理并重發(fā)信號。對轉(zhuǎn)發(fā)器的基本要求是：以最小的附加噪聲和失真，并以足夠的工作頻帶和輸出功率來為各地球站有效而可靠地轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號。轉(zhuǎn)發(fā)器通常分為：透明轉(zhuǎn)發(fā)器：收到地面發(fā)來的信號后，除進行低噪聲放大、變頻、功率放大外，不作任何加工處理，只是單純地完成轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。處理轉(zhuǎn)發(fā)器：除進行信號轉(zhuǎn)發(fā)外，還具有信號處理功能。77透明轉(zhuǎn)發(fā)器78處理轉(zhuǎn)發(fā)器對數(shù)字信號進行解調(diào)再生，避免噪聲積累對不同的衛(wèi)星天線波束之間進行信號交換其他更高級的信號變換和處理79轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量越多，衛(wèi)星的通信能力就越大。小容量通信衛(wèi)星：星載轉(zhuǎn)發(fā)器少于12個，功率小于1000瓦的通信衛(wèi)星中容量通信衛(wèi)星：有24個轉(zhuǎn)發(fā)器，功率在1000~3000瓦之間大容量通信衛(wèi)星：有48個轉(zhuǎn)發(fā)器，功率在3000~7000瓦之間超大容量通信衛(wèi)星：轉(zhuǎn)發(fā)器多于48個，功率在7000瓦以上8081通信衛(wèi)星的組成通信衛(wèi)星舉例——鑫諾三號鑫諾衛(wèi)星通信有限公司的“鑫諾3號”衛(wèi)星是一顆專門為我國滿足中央臺、各省會城市、各直轄市衛(wèi)星廣播電視傳輸需要的廣播電視傳送衛(wèi)星。82目前我國首顆直播通信衛(wèi)星。83鑫諾三號衛(wèi)星性能參數(shù)：設(shè)計制造中國空間技術(shù)研究院衛(wèi)星平臺東方紅三號發(fā)射時間2019年6月1日設(shè)計壽命8年軌道位置125°E穩(wěn)定方式三軸穩(wěn)定有效載荷10×36MHzC頻段轉(zhuǎn)發(fā)器覆蓋范圍中國全境及周邊國家和地區(qū)衛(wèi)星EIRP中國國土≥40dBW

東南亞等周邊國家和地區(qū)≥36dBW工作頻率上行：5.925-6.425GHz下行：3.700-4.200GHz

鑫諾三號衛(wèi)星性能參數(shù)84鑫諾三號衛(wèi)星EIRP等值線圖地面段

由3個主要的網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成：信關(guān)站Gateway,也稱為固定地球站（FES）網(wǎng)絡(luò)控制中心NCC衛(wèi)星（運行）控制中心SCC/SOCC用戶信息管理系統(tǒng)CIMS跟蹤、遙測和命令（TT&C）站85地面段的組成86信關(guān)站天線

網(wǎng)絡(luò)控制中心韓國城南，地面中心信關(guān)站

完成本地交換服務(wù)，是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與已有核心網(wǎng)絡(luò)（如PSTN和PLMN）的固定接入點

包括信關(guān)站收發(fā)子系統(tǒng)（GTS）和信關(guān)站配置控制子系統(tǒng)（GSC）87網(wǎng)絡(luò)控制中心NCC 1）網(wǎng)絡(luò)管理功能網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)管理系統(tǒng)資源管理和網(wǎng)絡(luò)同步運行和維護（OAM）功能站內(nèi)信令鏈路管理擁塞控制用戶終端啟動支持

2）呼叫控制功能公用信道信令功能信關(guān)站選擇功能信關(guān)站配置界定88衛(wèi)星（運行）控制中心SCC/SOCC 1）衛(wèi)星控制功能生成并分發(fā)衛(wèi)星星歷表產(chǎn)生并傳輸對衛(wèi)星有效載荷和公用艙的命令接受并處理遙測命令傳輸波束指向調(diào)整命令完成衛(wèi)星距離校準(zhǔn)

2）呼叫控制功能89用戶信息管理系統(tǒng)CIMS

負(fù)責(zé)維護信關(guān)站配置信息，完成系統(tǒng)記帳和計費，實現(xiàn)詳細(xì)通話記錄90用戶段

手持終端

掌上型終端

車/艦/機載終端

便攜式終端

固定終端91工作頻段劃分由于空間位置和頻譜資源的有限，需要對各種系統(tǒng)的工作頻段進行統(tǒng)一劃分。兩個權(quán)威組織

國際電聯(lián)ITU InternationalTelecommunicationUnion美國聯(lián)邦通信委員會FCC FederalCommunicationsCommittee92工作頻段劃分頻段標(biāo)識頻率范圍(GHz)頻段標(biāo)識0.1-0.3VHF0.3-1.0UHF1.0-2.0L2.0-4.0S4.0-8.0C8.0-12.0X12.0-18.0Ku18.0-27.0K27.0-40.0Ka40.0-75.0V75-110W110-300mm300-3000μm93通信衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用94衛(wèi)星通信的特點服務(wù)范圍寬，不受地理條件限制：一顆GEO衛(wèi)星覆蓋全球表面的42%；中低軌星座系統(tǒng)可實現(xiàn)全球覆蓋。可用頻段寬：從150MHz(VHF頻段)～30GHz(Ka頻段)。目前已開始開發(fā)Q、V波段(40～50GHz)。網(wǎng)絡(luò)路由簡捷：旁路復(fù)雜的地面“網(wǎng)絡(luò)云”，適合跨國公司專網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度快、成本低：除建站外，無需地面施工，運行維護費用低。系統(tǒng)均勻服務(wù)，易引入新業(yè)務(wù)：統(tǒng)一的業(yè)務(wù)提供商，利于系統(tǒng)為各地區(qū)提供均勻的服務(wù)。95衛(wèi)星通信系統(tǒng)的定位由于衛(wèi)星通信相對于地面通信網(wǎng)的綜合造價成本高，終端貴，因此，衛(wèi)星通信的市場定位應(yīng)該是地面通信網(wǎng)的延伸、補充和備份，主要服務(wù)于地面通信網(wǎng)不能覆蓋的區(qū)域及有特殊通信需求的人群。96衛(wèi)星覆蓋區(qū)域廣，可以較經(jīng)濟地為地面蜂窩網(wǎng)覆蓋范圍以外的用戶---“唯星用戶”提供移動通信業(yè)務(wù)解決邊遠(yuǎn)地區(qū)通信服務(wù)、企業(yè)專網(wǎng)、洲際通信、國防通信，與地面通信網(wǎng)結(jié)合解決廣域無縫覆蓋97衛(wèi)星通信系統(tǒng)與地面移動通信系統(tǒng)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)能擴大地面移動通信的地理和業(yè)務(wù)覆蓋范圍，除提供常規(guī)的移動通信業(yè)務(wù)外，還可向空中、海面和復(fù)雜地理結(jié)構(gòu)的地面區(qū)域的各類移動用戶提供服務(wù)。從應(yīng)用來講，地面移動通信網(wǎng)主要集中在高業(yè)務(wù)量的應(yīng)用環(huán)境，而衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)最適合于低業(yè)務(wù)量的應(yīng)用環(huán)境，并且在地面網(wǎng)絡(luò)過載或發(fā)生故障時作為其迂回備份網(wǎng)絡(luò)。98衛(wèi)星通信在中國的特殊地位幅員遼闊人口眾多地區(qū)發(fā)展不平衡中國有60％左右的地區(qū)是地面網(wǎng)盲區(qū)，如海洋、高山、沙漠和草原等，通信的困難甚至成為人們生存的障礙。99衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用移動衛(wèi)星服務(wù)MSS：MobileSatelliteService陸地移動衛(wèi)星服務(wù)LMSS：LandMSS海事移動衛(wèi)星服務(wù)MMSS：MaritimeMSS航空移動衛(wèi)星服務(wù)AMSS：AeronauticalMSS固定衛(wèi)星服務(wù)FSS：FixedSatelliteService廣播衛(wèi)星服務(wù)BSS：BroadcastSatelliteService無線定位服務(wù)RDSS：RadioDeterminationSatelliteServicedefinebyITU

100衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用衛(wèi)星視頻廣播業(yè)務(wù)信號數(shù)字化信號傳送方式：點到多點分配、點到點、點到多點廣播。