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通信衛(wèi)星的分類和運(yùn)行軌道
1.通信衛(wèi)星的分類在衛(wèi)星通信中很重要的一個設(shè)備就是作為中繼站的衛(wèi)星。通信衛(wèi)星從不同角度可劃分為不同種類（1）按衛(wèi)星離地面的高度來劃分①低軌道衛(wèi)星：衛(wèi)星軌道小于1500km②中軌道衛(wèi)星：衛(wèi)星軌道在10000~15000km。
③高軌道衛(wèi)星：衛(wèi)星軌道大于20000km。
（2）按照結(jié)構(gòu)的不同來劃分
①無源衛(wèi)星：指衛(wèi)星僅對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而不對接收到的信號進(jìn)行處理。
②有源衛(wèi)星：所謂的有源衛(wèi)星是指衛(wèi)星上裝有電子設(shè)備，可以將地球站發(fā)送過來的信號進(jìn)行放大和進(jìn)一步的處理，然后再返送回其他的地球站，這種有增益的可以對信號進(jìn)行處理的中繼站就稱為有源衛(wèi)星（3）按衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)與地球自轉(zhuǎn)是否同步來劃分①靜止衛(wèi)星：從地球表面來看，衛(wèi)星相對靜止，也稱為同步衛(wèi)星當(dāng)衛(wèi)星的運(yùn)行軌道在赤道平面內(nèi)，其高度大約為35800km時，它的運(yùn)動方向與地球自轉(zhuǎn)的方向相同，圍繞地球一周的公轉(zhuǎn)時間大約為24小時，和地球自轉(zhuǎn)的周期相等，從地球上看上去，衛(wèi)星如同靜止的一樣，所以稱為靜止衛(wèi)星，也叫同步衛(wèi)星。利用靜止衛(wèi)星作為中繼站組成的通信系統(tǒng)稱為靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)，或同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)，如圖6.4所示。
圖6.4中，中間是地球的北極，外圍是赤道，在赤道的平面上距離地面35786km左右，等間隔分布3顆同步衛(wèi)星，這三顆衛(wèi)星圍繞地球旋轉(zhuǎn)和地球自轉(zhuǎn)方向是一樣的，并且繞地球一周的時間和地球自轉(zhuǎn)一周的時間都是24小時，所以從地球上看這三顆衛(wèi)星是相對靜止的。三顆衛(wèi)星覆蓋全球就可以實(shí)現(xiàn)地球上任意兩點(diǎn)之間的通信，比如說衛(wèi)星1覆蓋區(qū)內(nèi)的地球上某一點(diǎn)的用戶，要和地球另一端的衛(wèi)星2覆蓋區(qū)內(nèi)的用戶實(shí)現(xiàn)通信，首先這個用戶經(jīng)過所在的地球站，將信息傳送到衛(wèi)星1上，然后由衛(wèi)星1轉(zhuǎn)發(fā)到和衛(wèi)星2重疊的區(qū)域的地球站，由該地球站傳輸?shù)叫l(wèi)星2，再由同步衛(wèi)星2轉(zhuǎn)發(fā)到接收端。在地球上的任意兩點(diǎn)之間的通信，最多2次轉(zhuǎn)發(fā)就可以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)也有盲區(qū)，就是南北兩極，在高緯度的地方，通信質(zhì)量也不是特別好。
②運(yùn)動衛(wèi)星：衛(wèi)星運(yùn)行周期不等于（通常小于）地球自轉(zhuǎn)周期，其軌道傾角、軌道高度、軌道形狀（圓形或橢圓形）可因需要而不同。從地球上看，這種衛(wèi)星以一定的速度在運(yùn)動，故又稱為運(yùn)動衛(wèi)星，也稱為非同步衛(wèi)星目前應(yīng)用最廣泛的衛(wèi)星是有源靜止衛(wèi)星。
2.衛(wèi)星運(yùn)動的軌道人造地球衛(wèi)星在空間，除了受太陽、月亮、外層大氣等因素的作用外，最主要的是受地球重力的吸引。衛(wèi)星所以能保持在高空不會墜落，是因?yàn)樗赃m當(dāng)?shù)乃俣壤@地心不停地飛行。為了找出衛(wèi)星作這種運(yùn)動的基本規(guī)律，我們將問題簡化，將地球和衛(wèi)星分別等效為質(zhì)點(diǎn)，僅考慮重力的作用。要使人造衛(wèi)星圍繞地球做圓周運(yùn)動，就要使衛(wèi)星飛行的離地加速度所形成的離心力等于地球?qū)πl(wèi)星的引力。根據(jù)萬有引力定律：
其中，G為萬有引力常數(shù)，約等于6.668462×1020km3/（kg:s2），M是地球的質(zhì)量，m是衛(wèi)星質(zhì)量，r是衛(wèi)星到地球中心的距離衛(wèi)星繞地球運(yùn)行產(chǎn)生的離心力為
其中，v為衛(wèi)星運(yùn)行線速度。當(dāng)F離心力=F引力時，衛(wèi)星不需要再加動力就可以以線速度v環(huán)繞地球飛行。此時的運(yùn)行速度為
因此，為使衛(wèi)星環(huán)繞地球旋轉(zhuǎn)，衛(wèi)星應(yīng)具有7.9km/s的速度，我們稱其為第一宇宙速度。