通信卫星的分类

低轨通信卫星（LEO）

低轨卫星（LEO）的轨道高度范围为300-2000km，低轨道卫星通信系统卫星轨道低，信号传播时延短，链路损耗小，卫星和用户终端的要求低，可以采用微型/小型卫星接收器和手持用户终端。由于轨道低，每颗卫星所能覆盖的范围比较小，要构成全球系统需要很多卫星。

中轨卫星（MEO）

中轨卫星（MEO）的轨道高度为2,000-35,786km，传输时延大于低轨道卫星，但覆盖范围更大，全球组网覆盖所需卫星数量较少，典型系统是国际海事卫星系统。

静止轨道卫星（GEO）

静止轨道卫星（GEO）的轨道高度为35,786km，由于静止轨道卫星相对地面静止，且覆盖区大，三颗经度差约120°的卫星就能够覆盖除南、北极以外的全球范围。静止卫星轨道高，链路损耗大，对接收机性能要求较高，主要用于VSAT系统、电视信号转发等。

卫星通信系统的主要组成部分是卫星、地面控制设备和用户终端。

卫星端是通信中继站，用以接收地面设备发送的信号波并放大，再转发给另一台地面设备，现阶段主要是利用同步轨道卫星对地球进行全方位覆盖。 

通信卫星功能架构

相控阵天线

天线分系统是通信卫星载荷中的核心，相控阵天线是当前主流技术，T/R组件是相控阵天线的核心，成本在星载天线分系统中占比超50%。

多波束相控阵天线是一种利用波束形成网络，同时实现多个独立的高增益波束的多波束天线。它具有高灵活性和宽角度扫描等优点，低轨星载多波束相控阵天线的主要关键技术体现在以下几个方面：

低剖面多波束相控阵天线系统架构设计技术；

高密度集成有源通道设计技术；

多波束相控阵抗干扰技术；

多波束相控阵天线快速测试技术。

目前，Starlink卫星部署的Ku频段多波束相控阵天线代表了民用通信卫星相控阵天线的最新水平。它采用了跳波束覆盖技术，相控阵天线采用由内向外逐渐稀疏的方式，采用瓦片式架构，分为天线阵面层、反射层、多工馈电层和波束形成层。波束形成部分使用仅包含移相器的8通道8波束多功能芯片，多个天线波束和相位扫描功能由多功能芯片实现，振幅加权由阵列排列实现。

通信卫星的天线

星载转发器

转发器功能是接收来自地面的微弱信号，并将信号变换到下行信号和合适的功率电平上。由于需要补偿空间段长距离的空间衰减，转发器必须具备高灵敏度的接收能力，拥有高增益的变频能力，以及大功率的发射能力。

根据处理信号的方式，转发器可以分为透明转发器和处理转发器。透明转发器仅对上行信号进行滤波、变频和放大，不对信号解调和处理。常见的有一次变频，也有多次变频，主要依据任务的特点和任务要求进行选择。处理转发器是伴随大规模数字处理技术发展的产物，与透明转发的最大区别在于对信号的解调和再生成处理，改变了基带的信号形式。

星移联信第二代星载基站

星间激光通信

激光通信是利用激光作为信号载波，将语音和数据等信息调制到激光上进行传输。卫星激光通信传输容量大，能与其他通信技术充分融合，减少中间的解码过程，为星间实现高速连接提供新手段。

卫星激光通信

按照激光传输环境的不同，卫星激光通信分为两类：

一是真空环境下的激光通信，即星间激光通信，主要应用于卫星与卫星、飞船、空间站等之间的通信。

二是在大气环境下进行的激光通信，即星地激光通信，应用于卫星与地面、海上用户及空中飞行器的连接等。

星载激光通信系统较为复杂，涵盖了光机电等多个领域，子系统包括：光收发系统、捕获瞄准（ATP）系统、光学系统还包括配电系统以及热控系统等一些配套系统。

Starlink 地面接收机

地面接收机可拆分为6层结构，从上至下依次是天线外壳、蜂窝网孔板、橡胶蜂窝板、PCBA板、铝结构背板和底座。

Starlink 地面接收机结构

Starlink天线系统的设计包括以下关键组件：

1）天线罩：保护天线单元免受环境因素影响。

2）蜂窝隔离阵列：压合天线层叠，隔离天线单元，减少相互干扰，提高信号的方向性和天线的整体效率。

3）天线板：集成了1280个天线单元，包括外围的dummy单元，以吸收表面波，波阻抗匹配。

4）射频板：集成了80颗射频大芯片和640颗射频小芯片，负责信号的发射和接收。射频板采用CMOS工艺，确保低成本。