在黄来舟老师的推荐下，我们将一起走近上海中学高一(3)班探秘无线CPS小组，这五名可爱的高中生将给大家带来无线电设备接收卫星云图的系列科普文连载。
探索未知、积极进取和自我训练是业余无线电的精神，通过这群高中生的探索实践，我们看到了青少年科普教育在培养学生爱国情怀、创新精神和实践能力上的有益尝试！
各位业余无线电专家、爱好者：
你们好：
我们是来自上海中学高一（3）班的五位学生，在黄来舟老师的带领下，我们在高一接触了无线电，并产生了浓厚的兴趣。所以学校的CPS社会科普项目，我们就准备以无线电设备接收卫星云图这一活动作为蓝本进行公众科普介绍。
公众科普需要宣传与推广，所以我们希望可以借助业余无线电这样一个公众号平台进行我们的项目，如果可以，我们万分感谢。
经过高一上一个学期的学习与整理，我们拟定出了五个方面：
01无线电接收设备：天线、馈线、SDR接收机、PC及软件
02卫星系统：业余无线电卫星种类、卫星轨道、与卫星建立联系
03天线系统：天线的方向性和增益、天线的极化、全向天线与定向天线
04无线电信号如何转换成图像：SSTV发展简史及原理、WxtoImg介绍
05卫星云图：卫星如何拍摄云图、云图的意义与价值、接收卫星云图
也就是这五篇文章的主要内容。
因为我们刚接触无线电相关知识只有一个学期，文章中多多少少有不科学，不严谨之处，希望专家们包容、指正，我们很乐意继续探索无线电的世界，就像我们的组名：探秘无线一样，谢谢。
上海中学高一(3)班探秘无线CPS小组
2023年2月11日
02 卫星系统
作者：上海中学250365 杨溢
前言：不妨抬头看看你头顶上的天空，或是晴空万里，或是阴云密布。不论你看到的是哪一片天，在天空这一千姿百态的幕布后面，或许正有一颗星飞驰而过。这期我们将把耳朵贴近遥远的天边，追寻无线电波，一起聆听那些无线电卫星的故事。
Part1 业余无线电卫星种类
Quiz：以下哪些是无线电卫星？
其实，它们都是无线电卫星。左图为前苏联于1957年10月4日发射的世界第一颗人造卫星。中间的是目前仍在轨道中运行的AO-7卫星。右图为第一颗业余无线电卫星OSCAR 1。我们今天主要介绍的就是OSCAR系列卫星（OSCAR是Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio的缩写，意思是携带业余无线电设备的在轨卫星。）
主角：单信道中继卫星（最常用）
以OSCAR 51为例，它是一个V/U形式的中继。V和U都是卫星频段代号。前者（V）代表上行频段为V（145MHz），后者（U）代表下行频段为U（435MHz）。上行指从地面发射信号到中继卫星，而下行指接受从卫星传回的信号。两者的频段要有一定的差，为的是避免两个信号互相干扰。所以地面在使用天线时也要使用V/U型，与卫星相匹配。
它的强大之处：
①跟踪、测定中、低轨道卫星。（因此也被称为卫星的卫星）
②当对地观测卫星在飞经未设地球站的上空时，它把遥感、遥测信息暂时存贮在记录器里,而在飞经地球站时再转发。
③两颗适当配置的跟踪和数据中继卫星能使航天飞机和载人飞船在全部飞行的85%时间内保持与地面联系。
Part2 卫星轨道
2.1极地轨道
这是一种太阳同步轨道，它的优点有：
1、在这个轨道上的卫星每天为世界上的每站点提供至少一次的高仰角经过。
2、卫星每天几乎以相同的时间通过当地
3、基本上能全天候接收到太阳光，依靠太阳光能就可以运行。
2.2倾斜轨道
倾斜轨道是指与地球赤道相交成斜角的轨道。卫星的斜角越小，其穿越低维度地区所需时间就越长。根据这一特点，卫星的设计者可以利用卫星倾角使卫星在自己的这片天空上方停留的时间较长。
它也有一些不利因素：
1、在倾斜轨道上运行的卫星常常会被地球挡住，照不到太阳光。它的太阳能远处并不能一直运行，需要电池辅助。然而，当电池能量耗尽时，卫星可能失去动力，重新进入大气层，最终落得被烧毁的结局。
2、由于在地球上某些地方卫星很少出现在其地平线以上，所以当地的信号质量总是不佳。
这种轨道能把卫星带到可行范围内的远地点，当卫星在远地点附近时，从地面上看卫星就像在同一地点停留了数小时（因为距离实在是太远了）。
2.3高倾角椭圆轨道（以莫尔尼亚轨道为典型）
它的优势有：
1、卫星在远地点时可以覆盖到整个半球。
2、即使是安科卫星也能很容易的覆盖全球大多数区域。
Part3 如何与卫星建立起联系
3.1 需要考虑的要点1：多普勒频移
由于卫星绕着地球轨道运动，所以接收信号波和放出信号波时，就会出现多普勒效应，导致波频的偏差。比如用435.3Hz的频率接受中继卫星信号，然而由于多普勒效应，实际到地面的信号频率可能小于预期设定值。这样一来，信号就会收到干扰，对无线电通讯的质量产生影响。如上图，中间的圆为一个不断持续向周围各个方向发出波（可视为声波）的波源，当它相对于观察者向右运动时，发出的声波波长会随着距离不断被压缩，右侧的波长变短。相应地，左侧的波长会变长。
如上表所示，上行频率向上递增；下行频率向下递减，这样就保证对卫星的上行信号和下行信号的多普勒频移补偿。
为了消除多普勒频移对卫星通讯的影响，可使用一些软件，但我们也要了解其原理。
3.2需要考虑的要点2：频带的选择
听收音机时经常会听到杂音。这是因为最近还有其他人在使用和你接近的接收机频率。在这种情况下准备呼叫的时候，要尽可能拉开你与离你最近的通信信号间的频率间距。最理想的距离是10kHz,控制好频段，能更清晰地接收到卫星信息哦。
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