空间通信

  空间通信泛指通信一方或双方利用人造卫星,天然卫星,航天飞机,空间站等进行无线传输的一种方式.是通信方式中比较前沿的领域.吸引着众多的业余无线电爱好者加入其中的行列.
实现空间通信,需要解决一系列的技术问题,包括获取最新的轨道偏差数据,利用轨道分析系统预测你的最佳通信时间和角度,运行轨道跟踪设备来调整天线得到最清晰的信号,对于甚高频以上的频段还要考虑多普勒频移的影响,必要时进行相应的补偿.

 

 

 

 

Sergei Krikalev
宇航员正
在跟地面的
无线电爱好者通信。

进行成功的空间通信或卫星通信,首先要了解她的通信方式,对于使用HF频段大都使用SSB方式和AM方式,VHF以上的频段由于受多普勒效应的影响基本上使用FM调制,并且为了避免收发冲突大部分工作在异频方式,在卫星通信中方式代码定义了异频频段.在以后的文档描述中将直接使用下面的方式代码.

单段方式代码 上行链路频段 下行链路频段
Mode V    Uplink 2m    Downlink 2m
Mode U    Uplink 70cm    Downlink 70cm
Mode L    Uplink 23cm    Downlink 23cm
Mode S    Uplink 13cm    Downlink 13cm
Mode C    Uplink 6cm    Downlink 6cm
Mode X    Uplink 3cm    Downlink 3cm
Mode K    Uplink 1.5cm    Downlink 1.5cm

跨段方式代码 上行链路频段 下行链路频段
Mode A    Uplink 2m    Downlink 10m
Mode B    Uplink 70cm    Downlink 2m
Mode J    Uplink 2m    Downlink 70cm
Mode K    Uplink 15m    Downlink 10m
Mode L    Uplink 23cm    Downlink 70cm
Mode S    Uplink 70cm    Downlink 12cm
Mode T    Uplink 15m    Downlink 2m


我们经常使用的轨道数据分为两种,一种是NASA的两行格式,一种是AMSAT的描述型格式,关于NASA的轨道格式构成我们将另文详细讨论 >>>

空间站或卫星在运转时轨道会受到多方面的影响,因此获取最新的轨道偏移数据决定了跟踪的精度,你可以通过以下方式得到最新的轨道数据:


  • 无线BBS--如果你能操作PACKET或PACTOR方式,你可以连接全球近百个无线BBS在公告栏得到有关的数据,澳洲的VK6TN,VK2AGE和泰国的HS0AC在中国都可以轻易连接,操作详情请参考数据通信的PACTOR部分.
  • 在本站首页的中得到更新.
  • AMSAT和NASA的INTERNET站点定期更新在轨的大多数卫星或空间站的轨道数据.
  • 通过电子邮件订阅轨道的最新更新数据,方法是:
       订阅NASA邮件服务发信到 majordomo@amsat.org
       信体含有 subscribe keps
       退订NASA邮件服务发信到 majordomo@amsat.org
       信体含有 unsubscribe keps
   
有了轨道数据就可以安装轨道预测和跟踪软件来实时显示和预测卫星的真实位置,现在的预测和跟踪软件很多,DOS版本有PREDICT,WINDOWS版本最著名的有LOGSAT,ORBIT等.这些软件都可以在首页的火腿软件中下载.
LOGSAT软件下载安装后启动会询问关于你QTH的资料,请输入相关的内容,包括QTH的经纬度以及高度,还有时区等参数,然后确定一下看看你是否在地图的正确位置,如有错误,请检查输入的参数是否正确,经纬度是否搞错正负(使用正号表示东经和北纬,负号来表示西经和南纬,时区使用正号表示).




SATLOG可以将你指定的卫星飞临你的QTH的资料列一表格供你使用,这样你就不需要时刻提醒你自己错过好的通信机会,将得到的时间列表使用WINDOWS的计划任务逐一输入,这样只要你的计算机是打开的,就不会错失通信良机了,还要注意计划任务的响应事件可以设定为播放特定的声音文件来进行通知,或直接启动LOGSAT来使用轨道自动语音报告,设定计划任务时可以比预定时间提前5分钟,以便来做相应的准备工作.

下表是LOGSAT预测的三天内仰角大于45度的飞临时间及相关参数:

Radio visibility -  Satellite schedule for : Mir
 
+--------  AOS  -------- + -- MAX VISIBILITY -- + ---- LOS ---- +
 Loc.Date  Time    Azm   | Time    Azm    Elev  | Time    Azm   | Duration
 08/09/00  04:14  108.3  | 04:14  108.3   45.8  | 04:15   73.4  |  00:01
 
 Loc.Date  Time    Azm   | Time    Azm    Elev  | Time    Azm   | Duration
 08/10/00  11:06  308.7  | 11:06  308.7   60.5  | 11:08  131.5  |  00:02
 
 Loc.Date  Time    Azm   | Time    Azm    Elev  | Time    Azm   | Duration
 08/11/00  03:33  183.9  | 03:33  183.9   52.9  | 03:35   62.9  |  00:02
 ------------------------------------------------------------------
...Done
 
For Recreational Use Only.
(c)1993-97 LogSat Software Corporation. All Rights Reserved.

对于非专业的卫星通信,很少使用天线自动跟踪系统,因为专业的跟踪系统体积都比较大,价格也十分昂贵,所以我们必须采用变通的方法,使用特殊增益图的非定向天线就是不错的选择.
下面是K5OE专门设计的形似打蛋器的改良II型天线,从她的增益图可以发现特别适合没有天线旋转器的火腿进行空间通信.


对于VHF或UHF波段的通信,我们还要考虑多普勒效应引起的频率偏移,对于每100分钟左右周期的LEO卫星,使用甚高频和特高频能产生不可忽视的多普勒频移,以下数据是LEO远离时上行链路和下行链路采用的频率对应表,从中可以看出多普勒效应对频率影响的补偿量:

下行     上行      偏移
437.958  435.742   2.216
437.956  435.744   2.212
437.954  435.746   2.208
437.952  435.748   2.204
437.950  435.750   2.200
437.948  435.752   2.196
437.944  435.756   2.188
437.942  435.758   2.184

(数据来源 - World Radio January 1997)

如何制作一副全向的高性能LEO卫星天线请访问
打蛋器II型LEO天线的制作.

如何得到空间站或卫星使用的频率请继续访问
卫星频率列表.

如何同"和平号"空间站进行通信请继续访问
空间通信的MIR部分.

新的"国际空间站--ISS"正在积极建设中,请连接
空间通信的ISS部分得到最新的进展.


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