通信衛(wèi)星的分類

低軌通信衛(wèi)星（LEO）

低軌衛(wèi)星（LEO）的軌道高度范圍為300-2000km，低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星軌道低，信號(hào)傳播時(shí)延短，鏈路損耗小，衛(wèi)星和用戶終端的要求低，可以采用微型/小型衛(wèi)星接收器和手持用戶終端。由于軌道低，每顆衛(wèi)星所能覆蓋的范圍比較小，要構(gòu)成全球系統(tǒng)需要很多衛(wèi)星。

中軌衛(wèi)星（MEO）

中軌衛(wèi)星（MEO）的軌道高度為2,000-35,786km，傳輸時(shí)延大于低軌道衛(wèi)星，但覆蓋范圍更大，全球組網(wǎng)覆蓋所需衛(wèi)星數(shù)量較少，典型系統(tǒng)是國(guó)際海事衛(wèi)星系統(tǒng)。

靜止軌道衛(wèi)星（GEO）

靜止軌道衛(wèi)星（GEO）的軌道高度為35,786km，由于靜止軌道衛(wèi)星相對(duì)地面靜止，且覆蓋區(qū)大，三顆經(jīng)度差約120°的衛(wèi)星就能夠覆蓋除南、北極以外的全球范圍。靜止衛(wèi)星軌道高，鏈路損耗大，對(duì)接收機(jī)性能要求較高，主要用于VSAT系統(tǒng)、電視信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)等。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要組成部分是衛(wèi)星、地面控制設(shè)備和用戶終端。

衛(wèi)星端是通信中繼站，用以接收地面設(shè)備發(fā)送的信號(hào)波并放大，再轉(zhuǎn)發(fā)給另一臺(tái)地面設(shè)備，現(xiàn)階段主要是利用同步軌道衛(wèi)星對(duì)地球進(jìn)行全方位覆蓋。 

通信衛(wèi)星功能架構(gòu)

相控陣天線

天線分系統(tǒng)是通信衛(wèi)星載荷中的核心，相控陣天線是當(dāng)前主流技術(shù)，T/R組件是相控陣天線的核心，成本在星載天線分系統(tǒng)中占比超50%。

多波束相控陣天線是一種利用波束形成網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立的高增益波束的多波束天線。它具有高靈活性和寬角度掃描等優(yōu)點(diǎn)，低軌星載多波束相控陣天線的主要關(guān)鍵技術(shù)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

低剖面多波束相控陣天線系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)；

高密度集成有源通道設(shè)計(jì)技術(shù)；

多波束相控陣抗干擾技術(shù)；

多波束相控陣天線快速測(cè)試技術(shù)。

目前，Starlink衛(wèi)星部署的Ku頻段多波束相控陣天線代表了民用通信衛(wèi)星相控陣天線的最新水平。它采用了跳波束覆蓋技術(shù)，相控陣天線采用由內(nèi)向外逐漸稀疏的方式，采用瓦片式架構(gòu)，分為天線陣面層、反射層、多工饋電層和波束形成層。波束形成部分使用僅包含移相器的8通道8波束多功能芯片，多個(gè)天線波束和相位掃描功能由多功能芯片實(shí)現(xiàn)，振幅加權(quán)由陣列排列實(shí)現(xiàn)。

通信衛(wèi)星的天線

星載轉(zhuǎn)發(fā)器

轉(zhuǎn)發(fā)器功能是接收來(lái)自地面的微弱信號(hào)，并將信號(hào)變換到下行信號(hào)和合適的功率電平上。由于需要補(bǔ)償空間段長(zhǎng)距離的空間衰減，轉(zhuǎn)發(fā)器必須具備高靈敏度的接收能力，擁有高增益的變頻能力，以及大功率的發(fā)射能力。

根據(jù)處理信號(hào)的方式，轉(zhuǎn)發(fā)器可以分為透明轉(zhuǎn)發(fā)器和處理轉(zhuǎn)發(fā)器。透明轉(zhuǎn)發(fā)器僅對(duì)上行信號(hào)進(jìn)行濾波、變頻和放大，不對(duì)信號(hào)解調(diào)和處理。常見的有一次變頻，也有多次變頻，主要依據(jù)任務(wù)的特點(diǎn)和任務(wù)要求進(jìn)行選擇。處理轉(zhuǎn)發(fā)器是伴隨大規(guī)模數(shù)字處理技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，與透明轉(zhuǎn)發(fā)的最大區(qū)別在于對(duì)信號(hào)的解調(diào)和再生成處理，改變了基帶的信號(hào)形式。

星移聯(lián)信第二代星載基站

星間激光通信

激光通信是利用激光作為信號(hào)載波，將語(yǔ)音和數(shù)據(jù)等信息調(diào)制到激光上進(jìn)行傳輸。衛(wèi)星激光通信傳輸容量大，能與其他通信技術(shù)充分融合，減少中間的解碼過(guò)程，為星間實(shí)現(xiàn)高速連接提供新手段。

衛(wèi)星激光通信

按照激光傳輸環(huán)境的不同，衛(wèi)星激光通信分為兩類：

一是真空環(huán)境下的激光通信，即星間激光通信，主要應(yīng)用于衛(wèi)星與衛(wèi)星、飛船、空間站等之間的通信。

二是在大氣環(huán)境下進(jìn)行的激光通信，即星地激光通信，應(yīng)用于衛(wèi)星與地面、海上用戶及空中飛行器的連接等。

星載激光通信系統(tǒng)較為復(fù)雜，涵蓋了光機(jī)電等多個(gè)領(lǐng)域，子系統(tǒng)包括：光收發(fā)系統(tǒng)、捕獲瞄準(zhǔn)（ATP）系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)還包括配電系統(tǒng)以及熱控系統(tǒng)等一些配套系統(tǒng)。

Starlink 地面接收機(jī)

地面接收機(jī)可拆分為6層結(jié)構(gòu)，從上至下依次是天線外殼、蜂窩網(wǎng)孔板、橡膠蜂窩板、PCBA板、鋁結(jié)構(gòu)背板和底座。

Starlink 地面接收機(jī)結(jié)構(gòu)

Starlink天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括以下關(guān)鍵組件：

1）天線罩：保護(hù)天線單元免受環(huán)境因素影響。

2）蜂窩隔離陣列：壓合天線層疊，隔離天線單元，減少相互干擾，提高信號(hào)的方向性和天線的整體效率。

3）天線板：集成了1280個(gè)天線單元，包括外圍的dummy單元，以吸收表面波，波阻抗匹配。

4）射頻板：集成了80顆射頻大芯片和640顆射頻小芯片，負(fù)責(zé)信號(hào)的發(fā)射和接收。射頻板采用CMOS工藝，確保低成本。