通信衛星的分類

低軌通信衛星（LEO）

低軌衛星（LEO）的軌道高度范圍為300-2000km，低軌道衛星通信系統衛星軌道低，信號傳播時延短，鏈路損耗小，衛星和用戶終端的要求低，可以采用微型/小型衛星接收器和手持用戶終端。由于軌道低，每顆衛星所能覆蓋的范圍比較小，要構成全球系統需要很多衛星。

中軌衛星（MEO）

中軌衛星（MEO）的軌道高度為2,000-35,786km，傳輸時延大于低軌道衛星，但覆蓋范圍更大，全球組網覆蓋所需衛星數量較少，典型系統是國際海事衛星系統。

靜止軌道衛星（GEO）

靜止軌道衛星（GEO）的軌道高度為35,786km，由于靜止軌道衛星相對地面靜止，且覆蓋區大，三顆經度差約120°的衛星就能夠覆蓋除南、北極以外的全球范圍。靜止衛星軌道高，鏈路損耗大，對接收機性能要求較高，主要用于VSAT系統、電視信號轉發等。

衛星通信系統的主要組成部分是衛星、地面控制設備和用戶終端。

衛星端是通信中繼站，用以接收地面設備發送的信號波并放大，再轉發給另一臺地面設備，現階段主要是利用同步軌道衛星對地球進行全方位覆蓋。 

通信衛星功能架構

相控陣天線

天線分系統是通信衛星載荷中的核心，相控陣天線是當前主流技術，T/R組件是相控陣天線的核心，成本在星載天線分系統中占比超50%。

多波束相控陣天線是一種利用波束形成網絡，同時實現多個獨立的高增益波束的多波束天線。它具有高靈活性和寬角度掃描等優點，低軌星載多波束相控陣天線的主要關鍵技術體現在以下幾個方面：

低剖面多波束相控陣天線系統架構設計技術；

高密度集成有源通道設計技術；

多波束相控陣抗干擾技術；

多波束相控陣天線快速測試技術。

目前，Starlink衛星部署的Ku頻段多波束相控陣天線代表了民用通信衛星相控陣天線的最新水平。它采用了跳波束覆蓋技術，相控陣天線采用由內向外逐漸稀疏的方式，采用瓦片式架構，分為天線陣面層、反射層、多工饋電層和波束形成層。波束形成部分使用僅包含移相器的8通道8波束多功能芯片，多個天線波束和相位掃描功能由多功能芯片實現，振幅加權由陣列排列實現。

通信衛星的天線

星載轉發器

轉發器功能是接收來自地面的微弱信號，并將信號變換到下行信號和合適的功率電平上。由于需要補償空間段長距離的空間衰減，轉發器必須具備高靈敏度的接收能力，擁有高增益的變頻能力，以及大功率的發射能力。

根據處理信號的方式，轉發器可以分為透明轉發器和處理轉發器。透明轉發器僅對上行信號進行濾波、變頻和放大，不對信號解調和處理。常見的有一次變頻，也有多次變頻，主要依據任務的特點和任務要求進行選擇。處理轉發器是伴隨大規模數字處理技術發展的產物，與透明轉發的最大區別在于對信號的解調和再生成處理，改變了基帶的信號形式。

星移聯信第二代星載基站

星間激光通信

激光通信是利用激光作為信號載波，將語音和數據等信息調制到激光上進行傳輸。衛星激光通信傳輸容量大，能與其他通信技術充分融合，減少中間的解碼過程，為星間實現高速連接提供新手段。

衛星激光通信

按照激光傳輸環境的不同，衛星激光通信分為兩類：

一是真空環境下的激光通信，即星間激光通信，主要應用于衛星與衛星、飛船、空間站等之間的通信。

二是在大氣環境下進行的激光通信，即星地激光通信，應用于衛星與地面、海上用戶及空中飛行器的連接等。

星載激光通信系統較為復雜，涵蓋了光機電等多個領域，子系統包括：光收發系統、捕獲瞄準（ATP）系統、光學系統還包括配電系統以及熱控系統等一些配套系統。

Starlink 地面接收機

地面接收機可拆分為6層結構，從上至下依次是天線外殼、蜂窩網孔板、橡膠蜂窩板、PCBA板、鋁結構背板和底座。

Starlink 地面接收機結構

Starlink天線系統的設計包括以下關鍵組件：

1）天線罩：保護天線單元免受環境因素影響。

2）蜂窩隔離陣列：壓合天線層疊，隔離天線單元，減少相互干擾，提高信號的方向性和天線的整體效率。

3）天線板：集成了1280個天線單元，包括外圍的dummy單元，以吸收表面波，波阻抗匹配。

4）射頻板：集成了80顆射頻大芯片和640顆射頻小芯片，負責信號的發射和接收。射頻板采用CMOS工藝，確保低成本。