浅析卫星通信系统的新技术

卫星通信技术越来越满足不了通信事业的飞速发展，为此，科学家需不断研究改进卫星通信的技术手段，运用激光高技术于卫星通信之中是一个发展趋势。  

　　目前，卫星通信的载波是微波，数据传输率很难达到每秒50兆比以上，主要原因是通信卫星无法容纳体积很大的天线，而未来的卫星通信数据率却要求工作在每秒数百、数千兆比，因此，只能由激光通信来实现，因激光通信在外层空间进行，可不受大气层的影响，充分发挥其优点。据专家测算，卫星激光通信在比微波通信数传率高一个数量级的情况下，天线孔径尺寸可比微波通信卫星减小一个数量级。因此，未来的卫星之间进行激光通信是很有前途的。

　　为了解决全球通信中的“双跳”法卫星通信带来的信号延迟的弊端，用“星间激光链路”技术，即由通信卫星之间采用激光通信的方法就会取得意想不到的优势。专家测算，在理想的情况下，用激光作载体进行空间无线电通信，若话路带宽为4千赫,则可容纳100亿条话路；若彩色电视带宽为10兆赫，则可同时传送l000万套节目而互不干扰。

　　其原因就在于：激光的频率单纯，能量高度集中，波束非常细密，波长在微波到红外之间，因此，利用激光所特有的高强度、高单色性、高相干性和高方向性等诸多特性，进行星间链路通信，就可获得容量更大、波束更窄、增益更高、速度更快、抗干扰性更强和保密性更好等一系列优点，从而使激光成为发展空间通信卫星中最理想的载体。 

　　美国目前正在研究的结果表明，使用“铷玻璃激光器”和“砷化镓激光器”最适合星间链路应用。它们的发光技术简便，不受接收器信号相位影响，且工作寿命长，可靠性高，其综合性能优于其他激光器。 

　　卫星激光通信的主要技术问题，是如何精确地进行高数据率的传输。目前，正在试验中的卫星激光通信数据率在100～1000兆比之间，通信距离可达7万公里以上。地面与卫星之间的激光通信将受到大气和云层的影响，而且地面对卫星要比卫星对地面的影响更为严重。解决的办法，一是利用多个地面站来提高无云层激光发射的概率；二是利用飞机接收地面站信号，然后再飞到云层外，在飞初与卫星之间进行激光通信。

　　卫星激光通信的信息传输过程一般是：由低轨道卫星将信息传输给数据中转卫星，或将数据传给地面站；或根据低轨道卫星的位置，经第二套激光通信线路传输给另一个数据中转卫星，最后，再将数据传输给地面站。这种中转卫星如是同步轨道卫星，则可利用两颗同步轨道通信卫星实现东、西半球之间的通信。 

　　美国麻省理工学院和麦道飞机公司都在研究这种激光通信卫星的技术途径，并已取得一定成效。有的数据率已达100～200兆比，卫星间通信距离为7．2万公里。德国也在设计一种卫星激光通信系统，数据率高于100兆比，通信距离为7．3万公里。

　　此外，由于各种卫星通信系统利用静止轨道卫星，星地距离远，往返传递的信号微弱，再经互相转送传输，使电波来回次数增至4次，时延将1．1秒，给话音通信带来不便。近年来，国际上提出发展低轨道的小卫星，可利用不同轨道的多颗卫星转接地面用户的信号，轨道高度一般在1000公里左右。由于轨道低，卫星上和地面用户的设备都可简化，这种低轨小卫星的通信系统可用于国内通信系统，也可随着卫星数量的增多而用于全球通信。当然，这种系统还有许多技术问题。其中之一就是为使地球上任何两点之间的用户能在不断运动中的星与星之间建立通信联系，就必须要解决星与星之间的信号传递和星上自动分配等技术处理问题。

　　总之，今后的卫星通信系统技术将更进一步发展，通信卫星的应用范围必将更加扩展，前景非常广阔。