业余无线电卫星通信操作所需要的设备，根据目前正在运动的和即将发射的业余卫星情况，结合操作模式和频希等因素，可以有从简单到复杂的多种组合方案。一个基本的业余无线电卫星通信电台配置方案可以参考图1。在这个基本配置系统中，为了说明方便，也仅仅考虑了操作在B类工作方式和J类工作方式的业余无线电卫星操作。如果需要操作在其他类型的工作方式，则系统中还要增加相应频段的收发信机、放大器、天线系统和控制接口等设备。当然，在实际操作中，对于信号特别强的业余无线电卫星，可以采用更简洁的配置，图2所示是一个最简单业余无线电卫星通信系统构成的的例子：用手持的双频段同轴八木天线跟踪业余卫星，用手摆天线的指向完成对卫星的跟踪，扭动天线轴完成极化的调整，双频段的手机进行卫星信号的收发。比这个更简单的就是天线仅用手持机和鞭状天线来进行QSO！

   下面分别介绍组成最基本的业余卫星地面无线电台的主要设备。

   天线系统

   进行脸庞，一般来讲，由于传输损耗较大，所以希望天线既要有较强的方向性，又需要有较大的信号增益的前置放大器和大功率的功率放大器，以提高信号的强度。发射和接收天线的增益要根据使用频率和卫星的条件来确定。天线的形式也是多种多样的，可以用最简单的1/4波长鞭状天线，也可以用垂直地网天线、双偶极天线、八木天线、螺旋天线和抛特面天线。

       由于原则上上行信道和下行信道分别应用于不同的频段，所以发射和接收要分别使用不同频段的两条天线。实际上通常在HF频段使用的偶极子天线或八木天线，在VHF/UHF频段几乎用8~10单元的八木天线或螺旋天线或是抛物面天线。

   进行卫星通信的天线系统还要考虑极化方向问题。卫星上的发射和接收天线大多使用直线极化或圆极化，如果地面的发射和接收信号都使用圆化，则应使其旋转方向一致，因此，天线应具备左旋和右旋极化方向切换功能。许多正交十字型八木天线通过一个开关就可以很方便地进行极化切换。由于低轨道业余无线电通信卫星的姿态变化较显著，因此，其信号的极化也会不断地发生变化。当采用线极化天线时，还需要有一套装置进行极化的跟踪和调整。

       当采用八木天线或是抛物面天线等强定向天线时，需要有一套精密准确的三轴跟踪系统配合使用。而对于只操作一些信号比较强的低轨道业余通信卫星的HAM来说，还有一个好的选择，就是采用所谓“打蛋器天线”一类的固定对空天线。这类天线具有半球状对家的圆极化辐射图。当天线被垂直固定安装起来的话，天线就可以发射和接收掠过整个天空的卫星信号，而不是需要专门的设置跟踪系统。这类天线简单取材方便，很容易自己进行制作，又可以省去昂贵的复杂的跟踪系统。因此很受业余卫星通信入门者的欢迎。笔者将会另文向大家介绍有关“打蛋器天线”的制作。由于业余卫星城直接通过头顶的路径机会不是很多，所以有些HAM利用垂直接地（GP）天线水平无方向性的特点，只用带地网的1/4波长或5/8波长垂直天线就能完成通联。采用这种方法，甚至可以利用电台和天线，在汽车移动中进行业余卫星的QSO。但是，不能用太高增益的垂直接地天线。因为高增益的垂直接地天线，其辐射波瓣角小而低，只有在卫星刚在地平线起来时能收到，卫星飞高后反而收不到了。如同其他业余无线电通信一样，各种业余卫星通信天线也是广大业余无线电爱好者DIY最多的器材之一。很多HAM采用比较简单的材料，经过精心制作和调整以后，一样可以取得良好的使用效果。

       业余无线电卫星通信的天线系统还包括所连接的馈线电缆，如同所有的高频系统一样，传输电缆{zh0}能使用低损耗的电缆。为了使电缆对电波信号的损耗最小，连接电缆的长度也应尽量地缩短，如果需要的电线长度比较长，就要用更粗或者损耗题解小的电缆。

   业余无线电通信卫星是在我们的上空飞行的，电波大多数是从空中直射下来，因此，加高业余卫星通信天线的地方要求尽可能有开阔的天空，天线附近楼房等障碍物的阻挡会使与业余通信卫星的通信时间缩短，效果变差。

      收发信设备

       在业余无线电卫星通信系统中，收发信机的性能直接影响通信的质量。对于接收部分要求有比较高的灵敏度。低的噪声系数和应具备较强的抗干扰能力。对于发射部分要具备必要的输出功率。一般来说收发信机的发射功率不用太大，只要保证卫星好看接收就可以了。通常若用八木天线阵的话，发射输出功率有几十瓦就足够了。业余无线电卫星通信要求收发信机的工作频段与业余无线电卫星的上行和下行频段一致。有些业余无线电卫星上行、下行的频率和电波调制模式相差很大，这要求收发信机能够工作于双频段双工全模式。

       有条件的业余无线电爱好者搞业余无线电卫星通信可以使用专用的业余无线电卫星收发信机，例如ICOM IC-910   IC-821，YAESU FT=736 FT-847，KENWOOD TS-790S和TR-751等。这些收发信机能够工作于全模式，并且能够在V/U/L等频段异频双工工作，收发频率可以在不同频段并衽单独调整或连锁调谐，频率调谐的精度高，与电脑连接的接口，使频率调谐能与轨道计算程序配合使用，具有自动补偿多普勒偏移的功能。

       一般的操作可以采用具有卫星通信功能的电台，例如YAESU FT-8900R，KENWOOD TM-D700，ICOM IC-2820等。这些收发信机能够工作于异频双工的专门卫星通信模式，收发频率可以在不同频段并衽单独调谐，可以工作在数字DV和FM模式。

   在入门级的应用中，可以立足于采用现有的设备，采用一台对应于发射而另一台对应于接收这样两台普通VHF和UHF收发信组合的操作模式，例如YAESU FT-100D FT-817，ICOM IC-706MKII IC-7000等。甚至可以用V/UHF双段车台或手台通过设置收发异频操作模式进行操作。

      跟踪控制系统

       由于低轨道业余无线电通信卫星运动周期较短，一般几个小时就绕地球一周，超过天空的速度比较快。所以，当使用高增益定向天线时，为了更好地跟踪卫星，天线系统还应具备自动跟踪的功能。一般把发射和接收的天线集中安装在可延伸水平轴和垂直轴旋转的“三轴旋转”去台上，由机房里的操作者或者轨道计算程序进行控制完成跟踪动作。低轨道业余无线电通信卫星的运动速度特别快，要与低轨道卫星通信，跟踪系统需要驱动天线阵在几分钟之内就要在卫星可见时间内准确地跟踪，xxxxx平台随的载荷比较大，需要在设计和施工时予以考虑。由于目前业余无线电通信卫星多为沿倾斜轨道绕地球旋转的，卫星可能从各个方向和不同高度掠过天空，所以必须采用天线的仰角和方位角分别控制的三轴跟踪控制旋转器。业余无线电通信卫星在窜运动时，电波的极化也在不断地变化着，因此，在比较完善的天线跟踪系统，还需要一个旋转天线轴调整天线极化的旋转控制器，总合起来就构成对天线的仰角、方位角和极化分别控制的所谓“四轴跟踪控制系统”。

       在个人电脑十分普及的今天，有许多HAM开发出自动跟踪卫星轨道的软件，可以从有关业余卫星软件的网站上下载。当天线系统安装完成后，首先对天线跟踪系统进行定位对正，在程序上设置好电台所在地的经纬度，校准时间并更新星历。这样程序就会根据所庙宇跟踪卫星的昨历自动计算出卫星实时的仰角和方位角，然后在计算机接口驱动天线的仰角和方位角旋转控制器，使天线始终指向卫星，实现在卫星的跟踪。

       如果所操作业余通信卫星的轨道比较高，移动速度会比较慢，这样由于天线的指向波束有一定的宽度范围，也可以采用搬运调节天线来实现跟踪功能。

      前置天线放大器

       接收前置天线放大器除了用于补偿传输馈线的损耗以外，更重要的功能是提高信号的信噪比。当接收机与天线之间的电缆损耗不能忽略，或者接收机的噪声指数比较高时，需要用前置天线放大器在低噪声条件下放大天线的接收信号，使信号强度和信噪比达到适当的值。接收前置天线放大器可以自制，低噪声器一般采用GAAS FET或HEMT FET等低噪声场效应器件制成。为了减小信号的损失，接收前置天线放大器通常安装在离天线馈电端较近的地方。有些厂制的接收前置天线放大器是通过接收信号同轴电缆供电，不需要另外加高供电线路，安装使用非常方便。

      功率放大器

       在电缆较长，功率损耗较大时，功率放大器设置在天线附近向天线提供必要的发射功率。功率放大器可以采用电子管和晶体管构成，VHF/UHF功率放大器厂制和自制的都有，频率超过1.2GHZ的以自制的为多。使用大功率的放大器需要注意供电的稳定性和设备的散热问题。

   滤波器

      一般发射和接收天线安装在同一场所，相互之间会产生耦合干扰。为了防止大功率发射机的高次谐波和寄生信号干扰接收，可以在适当的地方根据需要使用滤波器。由于在业余通信卫星的下行频率附近有可能存在一引起本地的大功率使用者，在天线之后加入窄带空腔滤波器，能有效地滤掉接收频率附近的强信号，防止接收的前置天线放大器过载抑制，使从卫星下来的微弱信号可以正常地被解调出来。

      数字通信设备

       如果需要使用分包通信数据模式来进行业余无线电卫星通信的话，还需要调制解调 器（TNC），的软件。现在已经有D-STAR数字通信系统的业余无线电收发信机，在这类机器里面已经嵌入了数字接收口。因此，采用这些机器进行数字通信时，就可以省略TNC，只需要个人电脑以及相应的就行了。


  
       摘自《无线电》文/吴国光（BA7IA）
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