关于我国发射首颗业余通信卫星的准备工作及最新进展概况 [复制链接]

南京这起码可以建成5个以上ham个人业余卫星地面站.继续努力中......

'

bd4rs

'
一看呼号就知道是星腿，be digitized 4(for) radio sputnik

thanks!
我所知道中国联络iss空间站的第一位ham bd4os后缀: orbit satellite
我所知道中国联络iss空间站的第二位ham bg6ahp   : amsat high practician
缘妙不可言!

ba1fb!真是您吗？好难找啊！给ba1eo@21cn.com发个邮件，先取得联系。
樊绍民/ba1eo

现陆续把ba1du写的《总体方案》提供给朋友们，希望大家集思广益。也希望朋友们行动起来，先利用现有的业余卫星（ao-51、vo-52 等）把业余卫星通信玩起来，我们不可能要求crsa给大家准备好软件和天线......

cas-1 业余无线电通信卫星系统任务分析及总体方案设想
作者： 龚万骢 ba1du
1、概 述
业余无线电通信卫星（以下简称业余卫星）是业余无线电卫星通信（以下简称业余卫
星通信）系统的空间段，业余卫星通信所具有的探索性、非商业性和极低成本的特点使业
余卫星及业余卫星计划的实施方式与其他航天器和航天计划相比有许多显著的不同。业余
卫星计划是一项民间的高科技活动，是业余无线电爱好者自发的、发自内心的对空间技术
及空间通信的探索活动。他通常是通过业余无线电爱好者通过自己在技术上的努力并争取
航天部门在器材、试验及发射等方面的支持来实现。
本设计书旨在为实施我国业余卫星计划制定切实可行的技术方案和为争取计划得到有
关方面支持的工作提供业余卫星通信领域的必要信息。
1.1 无线电通信领域的业余业务和业余卫星业务
业余无线电通信开始于上个世纪初无线电爱好者们对无线电通信技术的研究活动。经
过不断的发展，无线电爱好者们对技术的探索逐渐得到了各国政府的承认和鼓励，业余无
线电通信逐渐成为无线电通信领域的一个组成部分。
为了协调无线电频率资源，联合国的专业机构国际电信联盟（itu）根据不同的用途
把全世界无线电通信划分为若干种业务，业余无线电通信被称为业余业务。业余业务是指
经正式批准的、对无线电技术有兴趣的人进行自我训练、相互通信和技术研究的无线电通
信业务，其通信活动纯系个人爱好而不涉及谋取商业利益。
业余无线电爱好者们对无线电通信技术的浓厚兴趣促使他们时刻关注和跟踪无线电技
术的最前沿并努力创新。二十世纪五十年代末，随着空间技术的发展，业余无线电爱好者
们也开始把兴趣的触角伸向外层空间。1960 年，美国加州的几个业余无线电爱好者自发利
用业余时间在家中的车库里经过反复试验在不到两年的时间里研制成功世界上第一颗业余
卫星。他们说服了美国空军在发射卫星时将其做为阿金纳b 型火箭末级配重，于1961 年
12 月12 日发射入轨道，28 个国家的570 名业余无线电爱好者提交了卫星无线电信号接收
报告，业余无线电活动从此开始了一个新的分支-业余卫星通信。国际电信联盟在1971 年
的世界无线电行政大会上将业余卫星通信作为正式的无线电通信业务之一列入《无线电规
则》，称为业余卫星业务。
1.2 业余卫星通信系统的基本构成及特点
业余卫星通信系统是地面上业余无线电爱好者通过人造地球卫星进行中继通信的通信
系统，他由地面段和空间段两大部分组成。由于卫星的轨道远远高于任何地面上所能达到
的高度，从卫星发射的无线电波能覆盖很大的范围，卫星通信是实现多国业余无线电爱好
者之间相互通信的有效手段。
业余卫星通信系统的信道主要采用模拟体制，地面无线电收发信机通常使用等幅报、
- 1 -
cas-1 业余无线电通信卫星系统任务分析及总体方案设想
单边带和调频三种调制方式。信源可以是等幅报、模拟话音，也可以是数据，传送数据时
通常采用ax.25 协议。为了用模拟信道传送，数据通常先用fsk 或psk 的方式调制在副
载波上。卫星上面则使用线性转发器、具有数据存储转发功能的数字转发器和调频中继器
以适应不同的通信方式。
业余卫星通信系统地面设备由天线、无线电收发信机和辅助设备组成，地面设备用于
业余无线电爱好者向业余卫星发送信号和接收来自业余卫星的信号。跟据不同的无线电波
段和不同的应用，天线的形式是多种多样的，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、双极天线、八木天线、螺旋天线和抛物面天线等等。无线电收发信机为
常规的调频、等幅报和单边带收发信机。若要与信号微弱的业余卫星通信还需要在地面接
收天线后面加装低噪声前置放大器，在发射机后面加装功率放大器。当使用高曾益定向天
线时，为了更好的跟踪卫星，天线通常装在俯仰和方位角均可以控制的手动调节或自动跟
踪转向器上。在进行数据通信时还需要fsk 或psk 的副载波调制解调器和基带通信协议
编解码器。
业余卫星通信系统的空间段是放置在外层空间的业余无线电通信平台，他由用来转发
地面业余无线电信号的通信设备和支持这些设备工作的系统组成。他可以是一个完全用于
业余卫星通信的系统即业余卫星，也可以是搭载在其他用途的卫星上的业余无线电卫星通
信有效载荷，或者可以是其他用途的卫星在某个时段将其无线电通信频率转到业余卫星频
段上来进行业余无线电卫星通信活动。
1.3 业余卫星工程系统
卫星工程系统指实现卫星任务所需要的各系统的总称，包括卫星、运载器、发射场、
测控系统和应用系统。业余卫星的业余性质决定了其工程系统的运作方式与商业卫星有着
很大的不同。
首先，业余卫星大多数是爱好者在业余或半业余的条件下设计和制造完成的。其次，
业余卫星完全是通过争取得到政府航天部门的支持，利用现有的运载工具和发射场，在发
射商业卫星时免费搭载发射的。业余卫星没有专业卫星所拥有的庞大的专用地面测控网，
业余无线电爱好者使用简易的地面设备来遥控卫星，卫星的监测则与卫星应用即业余无线
电爱好者的活动结合在一起，由遍布全球的成千上万的业余无线电爱好者通过自己的设备
自发的进行。

樊绍民/ba1eo

真实振奋人心啊！！！！！

樊老您好！是我呀，一直潜水旁观，最近看到要发卫星，忍不住浮上来说几句

强烈建议各位朋友将这个消息转发到各大论坛，让传媒先预热一下。

孟先生：您好！等du的下一个具体方案出来后，还要聚一聚，可不能再潜水了。
明天年会去吗？后天在是中国科技馆还进行业余无线电通信的科普活动。
晚安！73！
樊绍民/ba1eo

真实振奋人心啊！！！！！

真是激动人心啊啊啊啊!
我宣布:为了中国的业余卫星事业,俺家的任何设备都可以被无偿征用!

bd4rs，以及星腿们，能否谈谈你们的天线系统？

[quote=樊绍民] ......也希望朋友们行动起来，先利用现有的业余卫星（ao-51、vo-52 等）把业余卫星通信玩起来......

樊绍民/ba1eo[/quote]

就是啊，先玩起来，别到时候自己的卫星上天了才发现自己不会用，就象我这样，呵呵。
我的权限不够在卫星频率上发射的，不过我可以守听，这几天已经在下了一个orbitron在学习，看着卫星飞来飞去觉得挺好玩的，另外对卫星的速度之快也有了直观的深刻的印象，一两个小时就可以围绕地球一圈，上一次没通上，打个盹卫星就又回来了，又有了一次机会，而且可能位置更近了。

媒体的宣传我觉得等发射成功了再宣传也来得及，因为记者和大众还不了解，很多记者写的关于业余无线电的文章都有错误，容易对火腿们造成不好的影响。国人又容易跟风，如果宣传出去不一定会被传成什么样子。避免鲁迅先生所说的“捧杀”。

最后，我觉得这颗卫星宁可牺牲一部分性能（比如功率小点，工作方式简单点）来换取高可靠性。因为开门红还是很重要的啊。第一颗卫星成功了，以后再发射第二颗，第三颗可能性就比较大了。要是第一颗卫星不耐用，就容易打击各方面的兴趣和信心，于长远不利。功率小点，通过加强天线就可以克服，对于ham们来说应该难度不是很大，反而可以促使火腿们学习更多的知识和技术。

不揣鄙陋在此放言，让大家见笑了，惟出于热忱，愿为我国的科教事业、业余活动鼓呼。

'

bd4rs，以及星腿们，能否谈谈你们的天线系统？

'

不要去迷信什么天线和设备.仍要实践出真知,你们现在的设备可能就能用.
我楼顶的是1/4波长的v/u双段gp天线.我玩之前从没指望能通什么卫星.但确通过ao-51,so-50 fm模式联了国内和日本的ham.
当然如果能做带有跟踪系统的yagi之类的天线是最好的,这样可以更可靠的保证收听和通联效果.而且设备如果有多模式的就更好了.
不要犹豫,不要等待去尝试!

'

真是激动人心啊啊啊啊!
我宣布:为了中国的业余卫星事业,俺家的任何设备都可以被无偿征用!

'
响应号召：如果需要，我的一部分业余器材可以义卖。

期待我们的业余卫星早日升空，也希望能出一份力。

期待中

真是高兴啊!没想到自己心中的疙瘩就要解开 了,一直怨恨自己没法玩v/u段,这下就要成为现实了,如果这颗卫星能够发射的话,我想受益最大的就是我们这些偏远地区的火腿还有火腿稀少的地方的朋友了,已经混到bd了,可从来没有玩过v/u段,也不了解v/u段的传播规律,我想有这个感觉的不止我一人,如新疆,西藏,甘肃,内蒙,青海甚至内地有些地方的朋友很多可能因为火腿稀少加上地理原因都没有上过v/u段,这下可以亲身体验了,老外的卫星很多都市ssb模式,加上语言等问题用起来真是太困难了,我们这个世界上的大国该拥有一颗自己的业余卫星了!

谢谢各位！自己的事，自己办。下转ba1du《方案》第2部份：

cas-1 业余无线电通信卫星系统任务分析及总体方案设想
作者： 龚万骢 ba1du

2、 国际业余卫星发展概况
2.1 业余无线电空间时代的到来
1957 年和1958 年前苏联和美国相继发射成功人造地球卫星，人类进入空间时代。热衷
于研究新技术的美国业余无线电爱好者don stoner（w6tns）很快联想到人造地球卫星能
不能为无线电通信做点什么，他于1959 年在美国业余无线电杂志《cq》上发表文章首次
- 2 -
cas-1 业余无线电通信卫星系统任务分析及总体方案设想
提出由业余无线电爱好者自己来做一颗人造地球卫星，并设想卫星不能只限于发射无线电
信标，而应该能够转发无线电通信。在当时，stoner 的设想被人们当成梦想，因为即使是
政府支持的人造卫星计划也还没有这样的打算。
stoner 的设想激发了美国加州的几个业余无线电爱好者的热情，1960 年他们成立了
oscar 协会（orbiting satellite carrying amateur radio），致力于研制人造卫星和寻找把人
造卫星放到轨道上去的机会。
oscar 协会的业余无线电爱好者们利用业余时间在家中的车库里设计、制造和试验人
造卫星，经过反复实验在不到两年的时间里研制成功了世界上第一颗业余卫星oscar-Ⅰ。
他们游说美国政府以求帮助发射，业余无线电爱好者们的真诚和业余卫星具有的科学研究、
技术开发、救灾应急通信和教育等潜在功能打动了政府部门，终于美国空军答应帮助，1961
年12 月12 日oscar-Ⅰ被作为阿金纳b 型火箭末级配重在发射专业卫星时一起进入太空。
oscar-Ⅰ卫星质量4.5kg，携带一部工作在145mhz 业余无线电频段，输出功率140mw
的信标机，用化学电池供电。卫星轨道372x211 km，倾角81.2 度，运行周期91.8 分钟。
stoner 的梦想成真，oscar-Ⅰ正常工作了22 天，28 个国家超过570 名的业余无线电
爱好者向oscar 协会提交了卫星无线电信号接收报告，他的成功充分证明了：
（1） 业余无线电爱好者有能力设计和制造能可靠工作的人造卫星；
（2） 业余无线电爱好者有能力与航天发射部门进行技术协调；
（3） 业余无线电爱好者有能力跟踪人造卫星；
（4） 业余无线电爱好者有能力采集和处理相关的科学和工程数据。
尽管oscar-Ⅰ没有携带通信转发器，但无疑他是业余卫星通信的一个里程碑，业余
无线电从此开始了卫星通信的新时代。
2.2 简史
oscar-Ⅰ的成功极大地激励了业余无线电爱好者对卫星通信的热情，美国业余无线电
爱好者们不断提出并实施新的业余卫星计划。
1965 年3 月oscar-Ⅲ发射成功，他携带有一部1w 50khz 带宽的2m 波段线性转发器
并使用了太阳能电池供电。oscar-Ⅲ是第一颗真正意义上的业余卫星，他第一次实现了
业余无线电爱好者通过人造卫星进行双向无线电通信。
1969 年3 月美国东部的业余无线电爱好者为了整合当地的专家和资源，以便有利于业
余卫星的研制，成立了amsat（the radio amateur satellite corporation），此后oscar 计
划转由amsat 负责，称为amsat-oscar 计划，简称ao。
从1960 年代中期开始，业余卫星热传出了美国，澳大利亚墨尔本大学的业余无线电爱
好者承担了ao-5 的研制工作，。ao-5 进行了许多新技术的评估实验，这为以后业余卫星
的研制提供了宝贵的经验。
尽管ao-5 很成功，但业余无线电爱好者们最希望的还是能有一颗寿命比较长的，带有
通信转发器的卫星。1972 年10 月ao-6 的发射成功实现了这一愿望，ao-6 质量16kg，体
积为430x300x150mm，卫星上有三部通信转发器，包括一部可以对莫尔斯电码进行存储转
发的转发器，卫星由太阳能电池充电的cd-ni 蓄电池供电，工作了4 年半。ao-6 卫星部件
由美国、澳大利亚和当时的西德的业余无线电爱好者们设计和制造。ao-6 的成功使业余
- 3 -
cas-1 业余无线电通信卫星系统任务分析及总体方案设想
卫星通信向前跨进了一大步，代表着业余卫星技术进入了发展的新阶段，即第二阶段。
整个1970 年代，amsat 主持研制成功了三颗第二阶段业余卫星，参与的国家除了美
国、澳大利亚和西德外还加入了加拿大和日本。
1978 年另一个航天大国前苏联发射了他的第一个颗和第二颗业余卫星rs-1 和rs-2
（radio sputnik），拉开了前苏联业余无线电爱好者探索这一领域的序幕。尽管与美国相比
晚了将近20 年，但前苏联政府支持的rs 系列业余卫星计划很快就显示出了实力，rs 系
列卫星以发射信号强、接收灵敏度高、通信模式简单易用而受到业余无线电爱好者的欢迎。
以1983 年发射的采用地球同步转移轨道的ao-10 为代表，业余卫星进入了第三阶段，
而uosat 系列卫星的开发成功使业余卫星形成了公用平台。毫无疑问，1980 年代迎来了
业余卫星通信和业余卫星技术的鼎盛时代，这至少是由下面几个方面的原因促成的：
（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） 许多政府部门和商业机构逐渐了解到微小型卫星潜在的社会价值和商业
价值，业余无线电爱好者的探索得到更多的支持；
（3） 这一时期，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。同时，amsat 在这方面功
不可没，他们研究发现阿里安火箭每次发射总有许多可以利用的小空间，
他们经努力说服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；
（4） 英国surrey 大学的martin sweeting（g3yjo）所领导的研究小组通过反
复摸索找到了大量使用廉价的商业级元器件来制造卫星的途径并设计成
功多种廉价的微小型卫星公用平台。这些成果使业余卫星界得益非浅，业
余卫星的设计和制造变得更为容易；
（5） 这个时期前苏联在业余卫星领域的崛起极大地繁荣了这个领域。1981 年
12 月前苏联用一枚火箭同时把六颗rs 系列业余卫星送入太空，其发展到
了登峰造极的地步，使国际业余无线电界大为吃惊。前苏联对rs 系列业
余卫星开始采取积极而开放的态度。
（6） 日本开始独立实施他的“富士”系列业余卫星计划，并于1986 年发射成
功功能强大的jas-1a 业余卫星。
到了1990 年代，通过国际业余卫星界30 年的不懈努力，特别是英国surrey 大学的微
小型卫星公用平台的商业化，使许多发展中国家第一次有机会拥有他们自己的业余卫星。
尽管这卫星中的许多不完全是，甚至完全不是由业余无线电爱好者研制的，但是这些卫星
所提供的业余无线电通信功能对于促进业余卫星通信活动和对青少年的科学普及教育无疑
具有十分积极的作用。
这个时期，微型和小型的业余卫星计划主要由欧美国家和一些发展中国家的大学和研
究机构策划和实施，这些卫星多数基于英国surrey 大学的公用卫星平台，运行在近地轨道，
每颗卫星只真对两、三个实验主题。而amsat 则致力于组织研制能够更好地为业余无线
电爱好者服务的，全功能、长寿命、高轨道的业余卫星。以ao-40 为代表，整个计划耗时
将近10 年，卫星质量650kg，采用地球同步转移轨道和三轴稳定方式，星上功率最大的转
发器输出达120w，多部转发器覆盖了从21mhz-24ghz 所有业余卫星频段，具备所有的工
作模式。尽管ao-40 因电池故障过早地失效，但他的设计理念和许多成功的技术正在被用
在目前正在研制的p3e 业余卫星中。
- 4 -
cas-1 业余无线电通信卫星系统任务分析及总体方案设想
从1961 年至今全世界研制和发射的业余卫星上百颗，参与策划、设计和制造业余卫星
的国家除了美国、澳大利亚、德国、英国、法国、俄国、日本、意大利、芬兰、挪威、韩
国等发达国家外，也有墨西哥、以色列、泰国、智利、巴西、阿根廷、葡萄牙、南非、沙
特、马来西亚、印度这样的发展中国家，参加业余卫星通信活动的业余无线电爱好者更是
几乎遍及全世界的每个角落。除了amsat 成为业余卫星活动的支柱组织外，许多国家和
地区的业余卫星爱好者也纷纷成立了对应的组织，我国台湾省的业余无线电爱好者也于
1994 年成立了中华业余人造卫星协会，定期发行会刊，并在积极筹备与其他国家合作发射
业余卫星。
2.3 发展历程
综上所述，业余卫星的发展历经了三个阶级：
第一阶段从1961 年到1972 年，这一阶段的业余卫星的寿命很短，只有20 天左右，主
要用来进行卫星技术实验，卫星电波覆盖的范围也很有限，参与通信者通常是业余无线电
爱好者中的骨干分子，人数在几百至几千人。
第二阶段从1972 年到1980 年，这一阶段的业余卫星通常具有几年的工作寿命，有比
较强的通信能力，卫星运行在近地轨道。这一时期有更多的业余无线电爱好者加入了业余
卫星通信的行列。
第三阶段从1980 年至今，这一阶段的业余卫星向更高、更强发展，卫星运行在远地点
二、三万公里的大椭圆轨道，星上装有大功率的通信转发器、高曾益的天线、功能完善的
遥测遥控和星载数据处理系统。业余卫星通信使无线电爱好者在远距离通信方面达到了前
所未有的可靠性和可预见性，业余卫星通信也更加普及。
第四阶段的业余卫星的开发经提到日程上来，这个阶段的业余卫星将是地球同步卫星。
第五阶段的业余卫星也早已在设想之中，他将用来执行飞向月球和火星的任务。
2.4 技术特点
当代的业余卫星在技术方面有以下几个特点：
（1） 卫星任务对轨道适应性很强。卫星既可以运行在二、三百公里高度的近地轨道，
也适用于太阳同步轨道、大椭圆轨道甚至地球同步轨道；
（2） 卫星质量和体积小，属于微型、小型卫星。最小的不到1kg，最大的也不过650kg，
大多数质量在30kg-100kg 之间；
（3） 卫星任务对姿态稳定方式的适应性强。既可用复杂的三轴稳定方式也可以用简
单的重力梯度稳定或单自旋稳定方式；
（4） 在卫星的总体上打破传统大卫星的分系统界线，以任务为中心强调功能集成和
硬件系统集成，采用多功能结构并充分发挥软件功能；
（5） 在卫星的设计思想上主张任务专一，简化设计，采用成熟技术和模块化、标准
化硬件，形成公用卫星平台。在可靠性设计方面尽量减少冗余，或采用无冗余
备用星设计；
（6） 大量采用大规模集成电路和微机械技术，有利于减小卫星的质量和体积，提高
可靠性。
业余卫星计划的实施有下面几个特点：
（1） 业余无线电卫星爱好者是狂热的探索者，卫星项目管理层次简单，效率极高，
- 5 -
cas-1 业余无线电通信卫星系统任务分析及总体方案设想
有些小的卫星计划只有几个人运作，项目周期通常两年到三年，最短的只有半
年；
（2） 业余卫星计划所需经费都是由业余无线电卫星爱好者个人、各种业余无线电组
织和有关社会团体资助；
（3） 卫星制造在满足任务需求的情况下大量使用廉价的商业级元器件以降低成本；
（4） 卫星发射由政府的航天部门免费搭载或只象征性地收取少量费用。
2.5 发展趋势
国际上业余卫星技术正在向着两个方向发展。一方面开发简单廉价的微形卫星公用平
台，用来搭载单一任务的有效载荷，让卫星计划变得更容易，使更多的业余无线电卫星爱
好者可以体验业余卫星研制的乐趣；
另一方面，amsat 正在带领国际业余卫星爱好者的主力军致力于使更广泛的业余无线
电爱好者能够加入到卫星通信的行列。众所周知，迄今为止业余卫星有三个内在的局限性：
第一卫星的使用过于复杂，当你要用一颗业余卫星进行无线电通信，你必须先了解这
颗卫星的通信体制，卫星的轨道，计算出卫星通过的时间等等，也就是说你想进行通信而
你更需要了解的恐怕不是通信而是卫星本身，这客观上限制了业余无线电卫星通信爱好者
群体的扩大；
第二，当前业余卫星主要使用的uhf 频段的资源非常有限。业余无线电爱好者自豪地
合法拥有大量的微波波段频率资源，如果用商业标准来衡量这些资源价值连城，业余卫星
是能够利用这些资源来进行广阔范围内通信的唯一有效手段；
第三，在某一地点卫星能够使用的时间很有限，有时候为了能够通信还需要进行复杂
的天线跟踪。
解决以上三个问题给业余卫星本身提出了许多课题，这些课题也正是第四阶段业余卫
星计划所努力的目标。

樊绍民/ba1eo

看得我心里好热乎啊！我们伟大的祖国何时能实现这个目标？０８年之前能成功吗？相当年刚开始玩无线电的时候我就在想，世界上有这么多的国家发射了业余卫星，可是我们国家这么强大，但在这点上怎么会这么落后居然没有一颗自己的业余卫星呢！