淺析衛星通信系統的新技術

衛星通信技術越來越滿足不了通信事業的飛速發展，為此，科學家需不斷研究改進衛星通信的技術手段，運用激光高技術于衛星通信之中是一個發展趨勢。  

　　目前，衛星通信的載波是微波，數據傳輸率很難達到每秒50兆比以上，主要原因是通信衛星無法容納體積很大的天線，而未來的衛星通信數據率卻要求工作在每秒數百、數千兆比，因此，只能由激光通信來實現，因激光通信在外層空間進行，可不受大氣層的影響，充分發揮其優點。據專家測算，衛星激光通信在比微波通信數傳率高一個數量級的情況下，天線孔徑尺寸可比微波通信衛星減小一個數量級。因此，未來的衛星之間進行激光通信是很有前途的。

　　為了解決全球通信中的“雙跳”法衛星通信帶來的信號延遲的弊端，用“星間激光鏈路”技術，即由通信衛星之間采用激光通信的方法就會取得意想不到的優勢。專家測算，在理想的情況下，用激光作載體進行空間無線電通信，若話路帶寬為4千赫,則可容納100億條話路；若彩色電視帶寬為10兆赫，則可同時傳送l000萬套節目而互不干擾。

　　其原因就在于：激光的頻率單純，能量高度集中，波束非常細密，波長在微波到紅外之間，因此，利用激光所特有的高強度、高單色性、高相干性和高方向性等諸多特性，進行星間鏈路通信，就可獲得容量更大、波束更窄、增益更高、速度更快、抗干擾性更強和保密性更好等一系列優點，從而使激光成為發展空間通信衛星中最理想的載體。 

　　美國目前正在研究的結果表明，使用“銣玻璃激光器”和“砷化鎵激光器”最適合星間鏈路應用。它們的發光技術簡便，不受接收器信號相位影響，且工作壽命長，可靠性高，其綜合性能優于其他激光器。 

　　衛星激光通信的主要技術問題，是如何精確地進行高數據率的傳輸。目前，正在試驗中的衛星激光通信數據率在100～1000兆比之間，通信距離可達7萬公里以上。地面與衛星之間的激光通信將受到大氣和云層的影響，而且地面對衛星要比衛星對地面的影響更為嚴重。解決的辦法，一是利用多個地面站來提高無云層激光發射的概率；二是利用飛機接收地面站信號，然后再飛到云層外，在飛初與衛星之間進行激光通信。

　　衛星激光通信的信息傳輸過程一般是：由低軌道衛星將信息傳輸給數據中轉衛星，或將數據傳給地面站；或根據低軌道衛星的位置，經第二套激光通信線路傳輸給另一個數據中轉衛星，最后，再將數據傳輸給地面站。這種中轉衛星如是同步軌道衛星，則可利用兩顆同步軌道通信衛星實現東、西半球之間的通信。 

　　美國麻省理工學院和麥道飛機公司都在研究這種激光通信衛星的技術途徑，并已取得一定成效。有的數據率已達100～200兆比，衛星間通信距離為7．2萬公里。德國也在設計一種衛星激光通信系統，數據率高于100兆比，通信距離為7．3萬公里。

　　此外，由于各種衛星通信系統利用靜止軌道衛星，星地距離遠，往返傳遞的信號微弱，再經互相轉送傳輸，使電波來回次數增至4次，時延將1．1秒，給話音通信帶來不便。近年來，國際上提出發展低軌道的小衛星，可利用不同軌道的多顆衛星轉接地面用戶的信號，軌道高度一般在1000公里左右。由于軌道低，衛星上和地面用戶的設備都可簡化，這種低軌小衛星的通信系統可用于國內通信系統，也可隨著衛星數量的增多而用于全球通信。當然，這種系統還有許多技術問題。其中之一就是為使地球上任何兩點之間的用戶能在不斷運動中的星與星之間建立通信聯系，就必須要解決星與星之間的信號傳遞和星上自動分配等技術處理問題。

　　總之，今后的衛星通信系統技術將更進一步發展，通信衛星的應用范圍必將更加擴展，前景非常廣闊。