通信卫星是指用作无线电通信中继站的人造地球卫星,是卫星通信系统的空间部分。每颗通信卫星都是由若干个功能不同而又相互作用和相互依赖的分系统组成的一个整体。通常根据完成功能的不同,把通信卫星划分为卫星平台(用于保证和支持有效载荷正常工作)和有效载荷(用于完成无线电信号的中继)两大部分。
通信卫星平台还可进一步分为结构、电源、热控、姿态和轨道控制、遥测遥控(TT&C)等分系统 [6] 。通信卫星平台各分系统的主要功能见表1-2。
表1-2 通信卫星平台各分系统的主要功能
通信卫星中直接为通信服务的部分称为通信卫星有效载荷,主要包括转发器和天线两个分系统 [5] 。
天线分系统完成定向发射和接收各种无线电信号,包括通信信号、信标、跟踪遥测指令等信号;通信天线主要有以下几种类型:全球波束天线(对于地球静止轨道卫星,其半功率角为17.4°)、点波束、赋形波束天线、多波束天线和相控阵天线等。
转发器实际就是微波收发信机,一颗卫星可以包括多种转发器,每种转发器能同时接收和转发多个地球站的信号。显然,当每种转发器所能提供的功率和带宽一定时,转发器越多,卫星通信容量就越大。根据实现功能的不同,转发器可分为透明转发器和处理转发器两大类。
透明转发器也叫弯管式转发器,它对接收到的信号只进行低噪声放大、变频、功率放大等,即只是单纯地完成转发任务。透明转发器对工作频带内的任何信号都是“透明”的。它是目前使用最广泛的一种转发器。
处理转发器也叫再生式转发器,除了具有信号转发功能,还具有信号处理功能。它是在透明转发器的基础上,增加星上解调、基带处理和重调制等功能,有些还具有星上交换功能。