淺析衛(wèi)星通信系統(tǒng)的新技術(shù)

　　衛(wèi)星通信技術(shù)越來越滿足不了通信事業(yè)的飛速發(fā)展，為此，科學家需不斷研究改進衛(wèi)星通信的技術(shù)手段，運用激光高技術(shù)于衛(wèi)星通信之中是一個發(fā)展趨勢。

　　目前，衛(wèi)星通信的載波是微波，數(shù)據(jù)傳輸率很難達到每秒50兆比以上，主要原因是通信衛(wèi)星無法容納體積很大的天線，而未來的衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)率卻要求工作在每秒數(shù)百、數(shù)千兆比，因此，只能由激光通信來實現(xiàn)，因激光通信在外層空間進行，可不受大氣層的影響，充分發(fā)揮其優(yōu)點。據(jù)專家測算，衛(wèi)星激光通信在比微波通信數(shù)傳率高一個數(shù)量級的情況下，天線孔徑尺寸可比微波通信衛(wèi)星減小一個數(shù)量級。因此，未來的衛(wèi)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(wèi)星通信帶來的信號延遲的弊端，用“星間激光鏈路”技術(shù)，即由通信衛(wèi)星之間采用激光通信的方法就會取得意想不到的優(yōu)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(jié)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(yōu)點，從而使激光成為發(fā)展空間通信衛(wèi)星中最理想的載體。

　　美國目前正在研究的結(jié)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(yīng)用。它們的發(fā)光技術(shù)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(yōu)于其他激光器。

　　衛(wèi)星激光通信的主要技術(shù)問題，是如何精確地進行高數(shù)據(jù)率的傳輸。目前，正在試驗中的衛(wèi)星激光通信數(shù)據(jù)率在100～1000兆比之間，通信距離可達7萬公里以上。地面與衛(wèi)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(wèi)星要比衛(wèi)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(fā)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(wèi)星之間進行激光通信。

　　衛(wèi)星激光通信的信息傳輸過程一般是：由低軌道衛(wèi)星將信息傳輸給數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)衛(wèi)星，或?qū)��?shù)據(jù)傳給地面站；或根據(jù)低軌道衛(wèi)星的位置，經(jīng)第二套激光通信線路傳輸給另一個數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)衛(wèi)星，最后，再將數(shù)據(jù)傳輸給地面站。這種中轉(zhuǎn)衛(wèi)星如是同步軌道衛(wèi)星，則可利用兩顆同步軌道通信衛(wèi)星實現(xiàn)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(wèi)星的技術(shù)途徑，并已取得一定成效。有的數(shù)據(jù)率已達100～200兆比，衛(wèi)星間通信距離為7．2萬公里。德國也在設(shè)計一種衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)率高于100兆比，通信距離為7．3萬公里。

　　此外，由于各種衛(wèi)星通信系統(tǒng)利用靜止軌道衛(wèi)星，星地距離遠，往返傳遞的信號微弱，再經(jīng)互相轉(zhuǎn)送傳輸，使電波來回次數(shù)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(fā)展低軌道的小衛(wèi)星，可利用不同軌道的多顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)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(wèi)星上和地面用戶的設(shè)備都可簡化，這種低軌小衛(wèi)星的通信系統(tǒng)可用于國內(nèi)通信系統(tǒng)，也可隨著衛(wèi)星數(shù)量的增多而用于全球通信。當然，這種系統(tǒng)還有許多技術(shù)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(lián)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(shù)處理問題。

　　總之，今后的衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)將更進一步發(fā)展，通信衛(wèi)星的應(yīng)用范圍必將更加擴展，前景非常廣闊。