业余无线电通信卫星

jabtmzpo

　　业余无线电是指经正式批准，对无线电技术感兴趣的人进行自我训练，相互通信和技术交流研究的无线电通信业务，其通信活动纯属于个人爱好而不谋取商业目的。
　　业余通信卫星主要是业余无线电爱好者利用业余电台接收业余卫星发出的无线电信号，或者通过业余卫星转发无线电信号进行双向通信。
　　业余通信卫星的用途是让全世界业余无线电爱好者相互通信、技术研究，在业余无线电爱好者的指导下对青少年进行科普教育，在自然灾害状况下提供应急通信。
　　什么是卫星?卫星是环绕一颗行星按闭合轨道做周期性运行的物体。什么是业余通信卫星?指携带业余无线电台能够在业余波段发射无线电信号或转发无线电信号的人造卫星。无线电技术自1865年英国物理学家麦克斯韦预言电磁波的存在，到1888年德国物理学家赫兹通过试验证实电磁波的存在；1894年意大利的马可尼工程师发明并应用了电磁波技术，成功地进行了无线电电波传播实验，从而播种下业余无线电的种子，先后从几十人发展到几百人，他们利用无线电信号发射和接收信息，充满了浓厚的兴趣。
　　今天的业余无线电活动已从马可尼时代的几百人发展到全世界约300多万业余无线电爱好者，他们遍布世界各地，不分种族、不分肤色、不分语言、不论职场、不论性别、不论年龄，全世界每个角落都有业余无线电波的发射。
　　业余无线电的发展随着时间的变迁，它的活动内容也在增加。超远距离的太空通信也在业余无线电爱好者运筹帷幄中。自古以来人们就希望自己能够到达更远的地方，希望自己的影响力更强大和持久，追求更高、更快、更远，这是人类自我实现的需要。究竟什么能够让业余无线电爱好者做到这一点?对科学技术的浓厚兴趣促使他们时刻关注和跟踪科学技术发展的最前沿，他们把兴趣的触角伸向外层空间。
　　由于业余无线电通信卫星技术的发展和进步，以及参与业余无线电通信卫星活动的队伍不断壮大，联合国国际电信联盟(ITU)确定业余无线电通信卫星为无线电通信业余业务之一，这样业余通信卫星作为业余无线电通信系统的空间平台起支配性作用。
　　世界业余通信卫星的发展历程
　　1957年10月前苏联成功发射第一颗“斯普特尼克号”人造地球通信卫星，紧接着1958年美国也成功发射人造地球通信卫星。我国1970年成功发射“东方红一号”通信卫星。从此人类无线电通信进入空间时代的序幕正式拉开。
　　国际业余无线电通信卫星发射紧跟商业通信卫星发射的步伐。1961年12月12日由业余无线电爱好者自行研制的第一颗“OSCAR-1”业余无线电通信卫星在美国首次发射成功，从而业余无线电通信逐步深入，远离地球步入太空。
　　业余通信卫星的发展有五个阶段。
　　第一阶段：1961年—1972年属于研究探索时期。“OSCAR-1”业余卫星成功发射充分说明业余无线电爱好者有能力设计和制造性能稳定、技术成熟、能可靠工作的通信卫星。虽然发射的卫星寿命很短，只有20天左右，但业余卫星技术试验已迈开了发展的步伐。

jabtmzpo

　　第二阶段：1972年—1980年设计制造业余通信卫星留空寿命时间更长可达几年，有比较强的通信能力，卫星运行在近地轨道，全球有更多业余无线电爱好者参加业余卫星通信活动。例如1974年发射AO-7in，有很多国家的业余无线电爱好者通过它作全球性QSO。
　　第三阶段：1980至今业余通信卫星的技术向更高、更强、距离更远方向发展，高可靠性和高智能性技术以及可遇见性技术通信更加普及。例如1983年发射的AO-10(P3B)。20世纪80年代是业余卫星通信和业余卫星技术的鼎盛发展时代。有以下几个方面支持促成业余通信卫星的发展：1微电子技术和微机械技术的发展使以前难以实现的技术变得简单；2许多国家政府部门和商业机构逐渐了解业余无线电在社会发展中的重要性；3专业应用卫星技术已经成熟，国际商业发射如日中天，空间技术的飞速发展使业余卫星有更多的搭载机会；4AMSAT坚持不懈的努力说服ESA研制了专门用于搭载微小卫星的星箭对接环和多星分配器，并形成了标准接口；5英国SURREY大学的martin sweeting(G3YJ0)所指导的研究小组通过反复摸索找到大量使用廉价的商业级元器件来制造卫星并设计成功多种廉价的微小型卫星公用平台；6俄罗斯(包括前苏联)在这个时期为业余卫星领域崛起和繁荣发展起到极大作用；71986年日本开始独立实施他的“富士”系列业余卫星计划，成功发射功能强大的JAS-1a业余卫星，JAS-1G、FO-20在业余无线电发展上起到强劲推动作用；82000年AO-40(P3D、200kg)的发射；9俄罗斯发射的火箭同时携带八颗业余卫星进入太空。

　　

1974年发射AO-7

　　

1983年发射的AO-10卫星

　　

2000年发射的AO-40(P3D)卫星

jabtmzpo

　　第四阶段：业余通信卫星开发提到日程上来，目标是发射地球同步业余通信卫星。
　　第五阶段：业余卫星发展向远离地球更远的太空发展。设想发射业余通信卫星飞向月球、金星和火星。

　　

前苏联爱好者研制的RS-17卫星

　　

1986年日本爱好者研制JAS-1a卫星

　　

台湾爱好者研制的卫星

　　

泰国爱好者研制的卫星

　　

英国爱好者研制的卫星

　　从1961年至今全世界已经研制和发射的业余通信卫星一百多颗，参与策划、设计和制造业余通信卫星的国家包括美国、澳大利亚、德国、英国、法国、俄国、日本、意大利、芬兰、挪威、新西兰、韩国、墨西哥、哥伦比亚、以色列、泰国、智利、巴西、阿根廷、葡萄牙、南非、沙特阿拉伯、马来西亚、印度、中国(包括我国台湾)等发达国家和发展中国家，参加业余卫星通信活动的业余无线电爱好者以及体检过业余卫星通信的青少年学生更是遍及全世界的每个角落。我国台湾省的业余无线电爱好者也已完成业余卫星的研制，现正在积极筹备与其他国家合作发射。

jabtmzpo

　　建立我国业余通信卫星系统
　　科教兴国是我国的一项基本国策。业余通信卫星横跨航天技术和通信技术两大技术领域，是对我国青少年进行科普教育的有力手段，业余通信卫星简单廉价而且能方便、清晰地让青少年亲身体验卫星通信的全过程，是提高青少年对科学技术认识快捷有效的方法。
　　业余卫星业务是开放性业务，是全世界业余无线电爱好者的共同财富。业余无线电爱好者自豪地合法拥有大量的微波频率资源，业余卫星是目前能够利用这些资源来进行远距离可靠通信的唯一有效手段。现在我国业余无线电爱好者业余卫星通信爱好者群体已形成规模，除使用国外业余通信卫星进行各种探索外，迫切要求建立我国自己的业余通信卫星系统和太空同步业余通信卫星愿望。目前我国成千上万的业余无线电爱好者每天都可以使用太空中不同国家的业余通信卫星。
　　我国业余通信卫星发展历程
　　1970年我国成功发射“东方红”通信卫星后，我国老一辈业余无线电家们就开始畅想酝酿制造我国自己的业余通信卫星。1998年北京的老业余无线电家们(包括全国老业余无线电家)再次把设想研制我国业余通信卫星提到国家卫星发展的日程上来。2005年国家批准中国空间技术研究院退休科技工作者们倡导的公益小卫星计划和我国业余通信卫星设计制造计划相结合，正式启动了我国业余卫星设计制造计划，初步定名“CAS-1”即“XW-1希望号”公益通信卫星。2006年完成中国业余通信卫星“CAS-1”总体设计和电气性能研制。
　　2007年5月，业余卫星与公益小卫星结合设想得到了中国航天科技集团、中国科协、中国宇航员协会和北京奥运会组织委员会的认可，正式启动“XW-1希望号”奥运星项目，这标志着我国业余卫星计划得到了国家的全面支持。目前“XW-1希望号”卫星已设计制造完成，进入全面发射前测试阶段，计划2009年年底或2010年年初发射升空。

　　

“XW-1希望号”卫星效果图

　　“XW-1希望号”设计指导思想：1作为HAM卫星星上工作频率必须工作在国际电信联盟(ITU)规定频率业余业务频段内；2卫星必须至少有一个遥控信道使地面控制人员可以在需要的时候关闭卫星上无线电发射机；3卫星必须至少有一个下行发射信道，使地面接收站能够接收来自卫星的无线电信号；4卫星发射信号是公开的。
　　“XW-1希望号”业余无线电通信卫星主要结构：外壳、电源、有效载荷、管理系统。

jabtmzpo

　　地面业余卫星通信必备器材及软件
　　“XW-1希望号”卫星与地球站之间的最近距离约1200km、最远约3665km。卫星在最远处且卫星接收天线处于最小增益时地球站所需发射功率为36.4dBm(约5W)，卫星在最近处且卫星接收天线处于最小增益时地球站所需发射功率为26.7dBm(约0.5W)，卫星在最远处且卫星发射天线处于最小增益时地球站所需接收灵敏度为-124dBm，卫星在最近处且卫星发射天线处于最小增益时地球站所需接收灵敏度为-114.3dBm。XW-1信标机下行链路435MHz、200mW，地面接收天线增益要求12db，地面接收前置放大器增益10db。
　　1、高级地球卫星站配置：（1）V/UHF、SHF多频段全模式台式收发信机；（2）HF全模式台式收发信机，如收发信机TS-2000；（3）V/U、SHF多频段高增益圆极化八木天线；（4）HF八木天线；（5）低噪音前置放大器；（6）前置带通滤波器；（7）计算机自动跟踪系统(转向器，接口，软件)；（8）卫星跟踪软件，如NOVA、SATPC32、CCRAP ORIBITRON、SATSCAPE、POCKETSATFORPALM；（9）各种TNC.
　　2、简易地球卫星站配置：（1）V/U双段对讲机；（2）简易的双V/U双段八木天线或鞭状天线；（3）免费卫星跟踪软件。
　　业余卫星地面站的基本组成：

　　目前我国已有少数几个学校集体业余电台参与国际空间站业余无线电通信计划(ARISS)，这个通信计划可以让中小学们体验高科技前沿通信技术，同时给中小学们提供利用业余无线电电台和国际空间站宇航员直接通话交流的激动体验，也让教师、家长、社会都将看到业余无线电将如何启发青少年对科学技术和科学知识的追求探索。
　　2008年至2009年初南京市第三中学集体业余电台BY4RRR、上海市集体业余电台BY4AY、广州市同福中路第一小学集体业余电台BY7KTO已分别和国际空间站业余无线电做了通信(ARISS)，广州市同福中路第一小学集体业余电台BY7KTO是我国第一个小学和南京市第三中学集体业余电台BY4RRR是我国第一个中学和国际空间站业余无线电做了通信(ARISS)，意义深远。在这些活动中业余无线电爱好者做出了很大的贡献，他们在技术、器材、知识等方面铺设了成功道路，无私的奉献、高尚的情操、认真的态度、过硬的技术加上辛勤的汗水，获得了社会对业余无线电爱好者的赞誉。
　　(注：以上部分内容参考龚万龚万骢/BA1DU老师培训课)