1．卫星通信的产生渊源
在遥远的远古时代，我们的祖先已经开始通过自己的方式来进行交流，当然，那个时代，文字并没有出现。通过历史资料查证，远古时代运用的最古老的通信手段，采用的是以物示意的方法来传达双方的意思。原始时代的人类主要是通过选择生活中一些常见的物品来表达不同的意思。比如，用辣椒来代表被困难包围，需要拯救；用手帕来代表男女之间的情愫；用首饰来代表双方的互生情意，私定终生；用刀和剑器代表战争开战等等。远古时代的通信方式虽然不太精准，但是在漫长的人类演变过程中，通信手段开始变得越来越明朗化。我们举几个例子还进行求证。
古书上有记载，早在周幽王时期，古代人就已经开始运用烽火传递军情的方法来进行交流，“烽火戏诸侯”的历史故事，相信大家应该有所耳闻，关于如何用烽火来进行传递军情的方式主要是，古代人在通往边疆的道路上，每隔一定的距离，就筑起一座烽火台，烽火台里装满柴草。遇到外敌入侵时，士兵便一个接一个地点起烽火。诸侯王们见到烽火，就会派兵前来救援，一起抵御侵略。这种利用烽火台来传递信息的手段已经传递开来，在古代的军事防御等方面起到重大的作用。
烽火戏诸侯
烽火台
对于飞鸽传书，在古代确实扮演着重要的角色，利用飞鸽的特性来将自己想表达的信息传递到接收人那里，确实是一种不可或缺的信息渠道。在古代，还有人还专门手养信鸽来卖。
信鸽传书
至于信鸽是如何传情达意的？事实上，信鸽在长途飞行中并不会迷路，原因在于信鸽身体有某种特质，某种功能。更为深入的科学解释即是信鸽可以通过感受磁力与纬度来辨别方向。信鸽传书确切的开始时间，至今并没有准确的时间依据，其实早在唐代，信鸽传书就成为了生活的必需品。五代王仁裕《开元天宝遗事》一书中有“传书鸽”的记载：“张九龄少年时，家养群鸽。每与亲知书信往来，只以书系鸽足上，依所教之处，飞往投之。九龄目为飞奴，时人无不爱讶。”张九龄是唐朝政治家和诗人，他不但用信鸽来传递书信，还给信鸽起了一个美丽的名字——“飞奴”。此后的宋、元、明、清诸朝，信鸽传书一直在人们的通信生活中发挥着重要作用。
追溯到古代的通信方法，虽然尚无科学依据，但却实在当时起到一定的作用，现如今，科学技术越来越精湛和进步，人类开始研究出更为方便的通信方式，对于卫星通信的产生，导航系统的产生，新型传播系统的产生，让人类越来越依赖于卫星通信，越来越离不开卫星通信对我们日常生活所带来的便捷。
卫星通信
自20世纪90年代以来，卫星移动通信的迅猛发展推动了天线技术的进步。卫星通信具有覆盖范围广、通信容量大、传输质量好、组网方便迅速，便于实现全球无缝链接等众多优点，被认为是建立全球个人通信必不可少的一种重要手段。卫星通信是现代通信技术的重要成果，它是在地面微波通信和空间技术的基础上发展起来的。
卫星移动通信图
知识卡片：
烽火戏诸侯
烽火戏诸侯，指西周时周幽王，为褒姒一笑，点燃了烽火台，戏弄了诸侯。褒姒看了果然哈哈大笑。幽王很高兴，因而又多次点燃烽火。后来诸侯们都不相信了，也就渐渐不来了。
地面微波通信系统
地面微波通信系统由视野范围内的两个互相对准方向的抛物面天线组成，能够实现视野范围内的微波通信。地面微波通信系统主要作为计算机网络的中继链路，实现两个或多个局域网的互连，扩大网络的覆盖范围。例如，两个相距较远大楼中的局域网可以采用地面微波通信系统互相连通，实现数据通信。在某些情况下，这种远程连接方式可能比有线远程连接的费用要低廉一些。
2．揭开卫星通信的面纱
卫星通信实际上是地球上(包括陆地、水面和低层大气中)无线电通信站之间利用人造卫星作为中继站而进行的空间微波通信，卫星通信是地面微波接力通信的升华和发展。据了解，微波信号的传播方式以直接为主，所以，我们不妨将卫星通信当做是微波中继通信的一种独特方式，它仅仅只是把中继站放置在空间轨道上。
图S-2 卫星轨道
其实，地面微波通信的延伸应归于卫星通信，其运用原理是将通信卫星作中继站,目的是为了在地面上实现一定范围内任意两个无线通信站之间的通信。要说到卫星通信的优点，可以归纳为通信距离远、通信质量高、容量大、组网灵活等几个特点，正因为具备这些优点卫星通信在国际通信、区域通信、国内通信、国防通.信、移动通信等多个领域应用广泛。
微波通信
从20世纪90年代以后，我们可以在卫星通信的不断变革发展中，观察出卫星移动通信的快速发展已经进一步对天线技术起到推动作用。正因为卫星通信具有覆盖范围广、通信容量大、传输质量好、组网方便迅速、便于实现全球无缝链接等多方面，被一致认为是建立全球个人通信不可或缺的一种极其重要手段。事实上，在通信卫星未出现之前，如果在地球上远距离的两地之间要进行通信的话，可以简单归纳为两方面：一种通过电缆的方式，另一种则是有效的运用到地面无线电设备。
电缆
如果我们选择通过电缆进行通信，它的优点主要表现在电缆的保密性好，以平稳的方式进行有效传输，然而在费用方面，敷设和维护电缆需要昂贵的造价。如果选择另外一种方式，用无线电进行通信，依据无线电波波长的不一样，总共有三种分法 。在早期运所运用到的是长波波段（波长的长度从1000米到10000米）。这种波的传播方式主要沿地面进行，然而，由于大地对电波具有吸收作用，导致了电波强度跟随着传播距离的增加而迅速衰减。要想将衰减损失控制住，只能是选择的发射机的发射功率势必要达到几千瓦，甚至还要将天线架设在几百米高的塔上，因此对于长波通信来说，拥有巨大的工程量。
不仅如此，长波传输的信息容量很小，因此很容易产生严重失真，所以，一般在现在社会，采用无线电长波进行通信的方式已经越来越少了。再后来，人们开始选择利用无线电短波（波长从100米到10米）进行通信，这种电波进行传播的方式主要是靠地球上空的电离层的反射。然而，地球上空给的电离层会随着昼夜、季节和地理位置而发生相应的变化.此外，电离层还受到太阳活动的影响，所以，短波通信的方式极具不稳定性。
朝阳面电离层里的电流
特别是在现在，人们开始广泛选择用无线电微波的方式来进行通信。无线电微波（波长从1米到1毫米）能传输的信息容量很大，相对的稳定度也会比较高。然而，这种电波像光线一样只能在看得见的范围里直线传播，假如说地球上两地相隔甚远，不在视距范围里，就根本不能运用无线电微波进行直接通信。在不断的研究中，人们想出了克服这种弱点的方式，就是类似于接力赛跑那样的中继方法，每隔50公里左右设立一个中继站，中继站接收到前一站发来的无线电信号后，进行放大，然后再发向下一站，如此一来，信息的传播距离由此扩宽了，虽然说这个方法可行性很高，但相对于设置许多中继站，资金方面也要极其雄厚，尤其是如果要在崇山峻岭和浩瀚的大洋上建立中继站，更是难于上青天。
在50年代末期，自从人造地球卫星顺利登天之后，人类开始联想到不妨可以在远距离通信中利用人造卫星进行传播。紧接着，世界强国美国于1960年8月发射了第一颗能够发挥远距离传播作用的卫星，卫星直径是30米，取名“回声1号”。
回声一号
其实，从形状图来观察，它像是一颗利用镀铝塑料薄膜研究制成的气球。由于从这颗卫星反射回地面的无线电波依然处于微弱状态，要想顺利的接收到如此微弱的无线电波，高度要求地面接收站设有高灵敏度的接收机，又或者要求地面发射站设有大功率的发射机。因此，现实问题向我们人类展示的是，如果利用用卫星来反射无线电波进行远距离通信并不是件容易的事情，但是正因为在研究的进程中，人类坚持不懈的努力专研，目的主要是为了加强从卫星上反射回地面的无线电波，人们就把卫星做成类似于地面上的微波中继站一样，卫星接收到地面发来的无线电波以后，产生放大，再继续发向地面。在现实中，通信卫星一般采用这种方法进行工作。
事实上，卫星发射的过程并不是那么一帆风顺，刚起步时了，人类也只能发射离地面几千公里高的通信卫星。这种通信卫星保持在地雷通信站上空的时间很短，一昼夜里面可通信时间总共只有几十分钟，因此存在着严重的缺陷。
通信卫星
再后来，通过不断的科技研究，人们开始发射了一种大椭圆轨道的通信卫星，把卫星从远地点拉到离地面30000多公里的高空。这种卫星保持在地面通信站上空的时间一昼夜可以高达十几小时，至于全天通信，还是相应的存在不可能。1963年2月，世界强国美国又再一次以首发的身份成功发射了一个地球同步轨道的通信卫星。
部署在大椭圆轨道上的“闪电-3”
所谓的地球同步轨道卫星，它的特性是能“固定”在地球赤道上空的某一点，当这种卫星处于地面通信站上空的时候，全天的不间断通信就已经不再是遥远的梦想。一般来说，假如在地球赤道上空能够均匀的布置三颗地个同步轨道的通信卫星，那么，除了两极地区以外，全球不间断通信完全有可能。
伴随着全世界科学人员在通信业务方面的增加和空间技术的不断发展，各国开始研制了各式用途的通信卫星。比如说，适用于某一国家或某一地区的国内通信卫星,专门为军事服务的国防通信卫星,提供船舰使用的海事通信卫星,提供卫星测轨和数据传输的跟踪和数据中继卫星,为家庭提供直接电视广播服务的广播卫星等等。
“天狼星”XM 5广播卫星
卫星通信的逐步发展将人类推向了卫星时代的高潮，要想揭开通信卫星那层具有神秘色彩的面纱，确实需要人类不断的总结和改进。历史以来，多少科学家选择为卫星事业付出自己的一生心血，卫星通信更为不为人知的一面也在悄悄的掀开。
知识卡片：
中继站
中继站就是一部负责接收并转发无线电信号的电台。由于建筑物及地形等的遮挡，在地面上的两个电台之间的信号可能无法直接互相传送到，但这两个电台却都能够和这个中继台很好地通联，于是各个电台就通过中继台的转发覆盖到更广的通联范围，帮助小功率设备扩大信号的目的。中继台的接收与发射半径覆盖面大，通过中继台的转发，就可以解决普通电台与电台之间因距离而不能通联的制约。
地球同步轨道（geosynchronous orbit）
又称24小时轨道，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期（23小时56分4秒），且方向亦与之一致，卫星在每天同一时间的星下点轨迹相同,当轨道与赤道平面重合时叫做地球静止轨道,即卫星与地面的位置相对保持不变。
3．卫星通信的覆盖范围
卫星通信根据所覆盖范围的广阔，地理方面并未受到相应的影响，和地面通信系统由此形成了一个良好长久的互补关系，一旦在地面通信系统覆盖范围偏小，又或者是在建设方面成本价过高的时候，可以进行优势互补，相互运用，以求达到一种和谐共存的局面。
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静止地球轨道（GEO）卫星
所谓的静止地球轨道，实际上就是全球覆盖的固定卫星通信业务静止地球轨道(GEO）卫星，轨道高度大概是36 000km，成圆形轨道，只要三颗相隔120°的均匀分布卫星，全球就完全被覆盖，国际卫星通信组织的Intelsat I-IX代卫星，是全球覆盖的代表，到现在已经发展为第九代。
国际卫星通信组织的Intelsat I-IX代卫星
谈过卫星在空中工作的作用，即起到了一种中继站的作用。工作原理是将地球站发上来的电磁波放大后再遣送回去另一地球站。何为地球站，地球站的定义是卫星系统形成的链路。为什么叫做静止地球轨道卫星，原因在于静止卫星在赤道上空36000千米，它绕地球一周时间恰好与地球自转一周（23小时56分4秒）一致，从地面角度进行观望，犹如静止不动一般。所以将此类卫星命名为静止地球轨道卫星。这样算下来，三颗相距120度的卫星就能完全将整个赤道圆周覆盖。因此，卫星通信在实现越洋和洲际通信中起到很大作用。以科学数据来运算的话，我们发现，其实最适合卫星通信的频率是1一10GHz频段，即微波频段、现如今，在越来越多的需求被要求的时候，人类已然开始对新频段进行研究，比如12GHz,14GHz,20GHz及30GHz。
卫星通信地球站
全球覆盖的移动卫星通信海事卫星通信系统Inmarsat是全球覆盖的移动卫星通信，现在在运行工作的是第三代海事通信卫星，它们分别分布在大西洋东区和西区、印度洋区和太平洋区等四个大区域。我们知道，第四代Inmarsat一4卫星，已于2005年3月发射了第一颗卫星，另一颗卫星也在整装待发中，它们的定点位置分别设置在64。E和53。W，由此产生一个全球波束，l9个宽点波束，228个窄点波束， 主要通过数字信号处理器，具备有信道选择和波束成形的两项功能。
Inmarsat
全球覆盖的低轨道移动通信卫星有“铱星”(Iridium）和全球星(Globalstar），“铱星”系统有66颗星，共有 6个轨道在运行工作，每个轨道中有11颗卫星，轨道高度为765km，卫星之间、卫星与网关和系统控制中心之间的链路采用ka波段，卫星与用户间链路采用L波段。2005年6月底铱星用户已经达到12．7万户，在卡特里娜飓风灾害时”铱星”业务流量增加30倍，卫星电话通信量增加5倍。
全球星（Globalstar）总共由48颗卫星所组成，分别设置在8个圆形倾斜轨道平面内，轨道的高度为1 389km，倾角为52度。业务量在持续发展中，所花费的成为在逐年降低，比如，2005年比2004年话音用户增长。
卫星通信线路的多址连接
