¶ 一、业余卫星通信相关概念
业余卫星通信（Amateur Satellite Communication），中国民间又称 打卫星，是指利用地球轨道上的人造卫星作为中继器（转发器）进行的无线电通信，是业余无线电中具有较高技术含量的领域之一 。自1961年第一颗业余卫星OSCAR-1发射以来，业余卫星已发展成为一个庞大的星座系统 [1] [2]。
对于其原理，初入门者可理解为将地面上的中继台安装到了卫星上，但由于多普勒效应的影响，实际操作与使用地面中继通信存在差异，后详。
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后续叙述中的卫星是从历史角度出发，某些卫星由于寿命问题可能在读者阅读时已不存在
¶ 5.1 卫星轨道类型与覆盖特性
业余卫星根据轨道高度和特性分为三类，三者带来的通信体验有很大差异：
¶ 低地球轨道（LEO）：
- 高度： 400-1200公里。
- 特性： 卫星相对于地面高速运动，过境时间仅10-15分钟。
- 现状： 目前绝大多数业余卫星属于此类（如
AO-91,SO-50）。距离近，最简易的设备方案仅为手持对讲机+八木天线，通信时需要频繁调整天线指向和频率[3][4] 。
¶ 高椭圆轨道（HEO）：
- 特性： 远地点可达数万公里，通信时间长达数小时，覆盖半个地球。
- 现状： 历史上著名的
OSCAR-10/13/40均属此类，目前在轨运行的HEO业余卫星极为稀缺[5]。
¶ 地球静止轨道（GEO）：
- 高度： 约36,000公里。
- 特性： 卫星相对于地面静止，提供24小时不间断覆盖。
- 里程碑：2018年发射的
Es'hail-2 (QO-100)搭载了首个地球静止轨道业余无线电载荷，覆盖从巴西东部到泰国西部的广大区域，彻底改变了业余卫星通信的模式，使得像使用地面中继一样进行跨洲通信成为可能 [6] 。
¶ 5.2 多普勒效应 (Doppler Effect)
在业余卫星通信中，多普勒效应是HAM必须面对和克服的首要物理现象。如果你曾注意过救护车鸣笛驶过身旁时音调由高变低的过程，你就已经体验过了多普勒效应。在卫星通信中，这一现象表现为无线电频率的显著漂移。
¶ 物理机制
当卫星向地面接收站高速靠近时，无线电波的波前被“压缩”，导致接收到的频率高于实际发射频率；反之，当卫星远离时，频率会低于实际频率。
对于典型的低地球轨道（LEO）卫星，其飞行速度约为 7.4 km/s。根据公式，频率的变化量 与工作频率 成正比：
这意味着工作频率越高，多普勒频移越严重 [4:1]：
- VHF (144 MHz): 最大频移约为 。
- UHF (435 MHz): 最大频移约为 。
- SHF (10 GHz): 最大频移可达 以上。
¶ 实战中的频率校准 (Tuning Rule)
在实际通联过程中，由于卫星同时存在上行（Uplink，即发射）和下行（Downlink，即接收）两条链路，且通常位于不同频段（如 U上V下、V上U下），多普勒效应对两者的影响程度不同。
为了保证通话清晰，业余无线电界遵循 “调整高频段” (Tune the Higher Frequency) 的黄金法则 [7]：
若下行是 UHF (435 MHz)： 接收频率变化快。操作员需要不断调整接收机频率（RIT），跟随卫星信号，而上行频率基本保持不变。
若上行是 UHF (435 MHz)： 发射频率变化快。操作员需要不断调整发射机频率，提前预置多普勒频移，以确保卫星收到的信号正好落在其中心频率上。
实际操作中，为了更好的通联效果，也会同时微调VHF频率。
注：现代的电脑控制（CAT）软件（如 SatPC32, Gpredict）可以自动计算并实时修正双向的多普勒频移，这是进阶打卫星的标准配置。前往https://s.seeku.site/#/pc可探索部分软件资源。
¶ 5.3 微动与频率变化：自旋调制 (Micro-motion & Spin Modulation)
除了轨道运动引起的宏观多普勒频移外，卫星本体的姿态运动（微动）也会对通信频率和信号质量产生精细的影响。这就是初学者常遇到的“信号颤音”或周期性衰落的来源。
¶ 自旋调制 (Spin Modulation)
许多业余卫星为了保持姿态稳定，会设计成绕主轴旋转（自旋稳定），或者因姿态控制失效而发生翻滚。这种旋转（Spin）会产生两种效应 [8]：
- 幅度调制 (AM Effect): 卫星天线随着旋转，其波束方向周期性扫过地面站，导致信号强度忽大忽小，形成周期性的深衰落（Spin Fading）。
- 频率/相位调制 (FM/PM Effect): 这是微动对频率的直接影响。如果卫星天线安装在偏离旋转轴的位置，天线相对于地面的线速度会叠加一个周期性的分量。这会在主载波上叠加一个低频的寄生调频。
- 在SSB/CW模式下，听起来像信号音调在快速抖动或“颤抖”。
- 在数字模式（如 9600bps Packet）下，这种相位噪声可能导致误码率急剧上升，导致解码失败。
- 应对策略
微动造成的信号极化面旋转（极化失配）是导致信号中断的主要原因之一。为了对抗这种快速变化的极化方向，地面站通常推荐使用圆极化天线（如螺旋天线、十字八木天线），它能有效接收旋转的线极化信号，将衰落减至最小。
¶ 5.4主流通信模式 (Mainstream Communication Modes)
业余卫星承载着不同的转发器，决定了我们可以使用的通信模式。
¶ 5.4.1 FM 模式 (单信道转发器)
代表卫星有 SO-50， AO-91， 国际空间站 (ISS) FM中继，PO-101等。此模式适合入门。工作方式类似地面的城市中继台。它是单信道的，意味着同一时间只能有一个人说话（可理解为抢麦）。由于FM具有“强信号捕获效应”（Capture Effect），信号最强的人会“压制”住其他人，这导致热门卫星过境时，频率上往往是一片混乱的“群殴”声，且功率强劲、天馈系统优秀的电台最容易压制其他弱台，在中国HAM圈中戏称此类电台为“大炮”。
- 最简易设备需求： 一部双段手台（UV双段）+ 手持八木天线即可尝试 [4:2]
干扰
1.某些转发器无亚音设置，在过境时可能会被其他生产用电台（如工地塔吊对讲机）干扰，导致通联时频率中出现非业余电台的声音，这类干扰是干扰源的信号干扰到了卫星转发器，进一步干扰到了正在通联的HAM电台；
2.某些HAM本地存在发射频率与卫星下行（接收）频率相同/相近的电台,仅干扰到这一地区的HAM电台；
3.纯粹的电磁干扰。
¶ 5.4.2 SSB/CW 模式 (线性转发器)
代表卫星有 RS-44， AO-7，FO-29， CAS-4系列，XW-2系列, QO-100 (窄带段)等。此模式是进阶首选。线性转发器（Linear Transponder）会将一段带宽（如 20kHz）内的所有信号整体搬移。
- 优势： 支持多用户同时通联。只要频率不重叠，几十个人可以同时在卫星上对话，互不干扰。
- 倒频现象 (Inverting)： 大多数线性转发器是“倒频”的。即上行使用 LSB（下边带），下行变为 USB（上边带）；且上行频率增加，下行频率会减小。
¶ 5.4.3 数字模式 (Digital)
代表卫星有 GreenCube (IO-117,又称GC)， ISS (APRS)， QO-100 (DATV)等。此模式利用数字编码进行通信，不依赖语音，具有极高的传输效率和准确性。
- 存储转发 (Store-and-Forward)： 卫星接收地面发送的数据包（如 APRS 消息），存入内存，待飞到另一地上空时再转发。常用于全球非实时短信传输。
- GreenCube (IO-117)： 目前最活跃的数字模式卫星。采用 7500bps GMSK 调制，位于中地球轨道（MEO），通信范围极广。它配备了高性能的数字中继器（Digipeater），是全球 HAM 进行长距离数字文本通联的热门选择。
- DATV (数字业余电视)： 主要在 QO-100 卫星上运行，允许爱好者直播高清视频信号。这需要较高的带宽和专门的 DVB-S2 调制解调设备 [9] 。
| 模式分类 | 代表卫星 | 核心特点 | 主要缺陷/挑战 | 设备门槛 |
|---|---|---|---|---|
| FM | SO-50, AO-91, ISS |
单信道、强信号捕获、类似地面中继 | 容易“抢麦”导致频率混乱、易受外界干扰 | 低：手台+手持八木 |
| SSB/CW | RS-44, CAS-4, QO-100 |
多用户并行、线性转发、整体搬移带宽 | 存在“倒频”现象、对频率同步要求高 | 中：全模式电台+旋转器 |
| 数字 | GreenCube, ISS (APRS) |
存储转发、高效率、非实时文本通联 | 依赖终端软件/硬件编解码 | 中/高：电脑/TNC+专用设备 |
| DATV | QO-100 (数字电视段) |
高清视频直播、高带宽传输 | 需专用 DVB-S2 设备、功放要求极高 | 高：专用卫星锅+解调器 |
¶ 全双工 (Full Duplex)
在任何卫星通信教程中，全双工都是被反复强调的概念。所谓全双工，是指你在发射的同时，能够通过耳机听到自己经过卫星转发下来的声音。这是判断你是否成功“打”上卫星的标准。
如果你只发射不听（半双工），你无法知道自己的频率是否因多普勒效应偏离了，也无法知道自己是否被强信号压制。
盲目发射是卫星通信中的大忌，极易干扰他人。因此，准备一副耳机，确保你的电台支持双VFO同时工作，是改善通联效果的重要方法。低配版的全双工可以是：双工器将两部手台和同一天线连接，一部接收，另一部发射。强烈建议给负责接收的那部手台插上耳机，避免通联时“自己干扰自己”。
2026年1月5日04:12:35 待续，BD8CWG
¶ 约定规则
在FM卫星通联时，中国HAM常存在一些不成文却自成默契的约定。...
¶ 模拟实战
假设....准备xxxx...守听...发起呼叫...回应...完成qso...下一次qso....后续工作....
amsat.org: For Beginners–An Amateur Radio Satellite Primer
入门指南—业余无线电卫星入门 ↩︎ ↩︎ ↩︎eoportal.org: Types of Earth Orbits and Their Applications
地球轨道类型及其应用 ↩︎Bringing the One True Rule of Doppler Tuning into the 21st Century
将多普勒调谐的唯一真理带入 21 世纪 ↩︎2020 Extra Class study guide: E2A – Amateur radio in space: amateur satellites; orbital mechanics; frequencies and modes; satellite hardware; satellite operations
2020 年额外课程学习指南：E2A – 太空业余无线电：业余卫星；轨道力学；频率和模式；卫星硬件；卫星运行 ↩︎