[發(fā)明專利]使干擾減少的通信衛(wèi)星系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580074076.1
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN107210805A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·林賽;G·T·懷勒
• 申請（專利權(quán)）人: 世界衛(wèi)星有限公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04B7/19;H04B7/195
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務(wù)所有限公司44205
• 代理人: 林偉峰

相關(guān)申請的交叉引用

本案要求于2011年11月24日提交的美國臨時申請SN62/083,412的優(yōu)先權(quán)，其通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及地球軌道通信衛(wèi)星，更具體地涉及與其它通信衛(wèi)星共享無線頻譜而沒有相互干擾的通信衛(wèi)星。

背景技術(shù)

從空間時代開始，通信衛(wèi)星已經(jīng)是空間技術(shù)的重要應(yīng)用。第一顆通訊衛(wèi)星是Telstar。當時，它是一個非凡的技術(shù)成就。它是由美國新澤西州霍爾姆德爾的Bell電話實驗室設(shè)計、建造和運營。

通信衛(wèi)星從地球表面接收和發(fā)送無線電信號。對于Telstar來說，作為當時第一個也是唯一的通信衛(wèi)星，在其無線電信號和與其他通信衛(wèi)星相關(guān)的無線電信號之間不存在干擾問題。但隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的進步和需求的爆發(fā)，這種情況發(fā)生了迅速的變化。

目前，無線通信方式的需求已經(jīng)達到新高，無線電頻譜已成為非常有價值的商品。2015年1月，作為政府拍賣的一部分，50MHz的無線電頻譜達到了前所未有的395億美元。因此，能夠建立不需要專用頻譜的無線電通信系統(tǒng)將是顯著的優(yōu)點。

在通信衛(wèi)星方面，所謂的地球同步衛(wèi)星是一種成熟的衛(wèi)星類型，所述衛(wèi)星已經(jīng)在數(shù)十年內(nèi)提供了多種有用的服務(wù)。地球同步衛(wèi)星在與地球赤道(“赤道平面”)相交的平面內(nèi)圍繞地球運行。他們在距離地球一定距離的軌道運行，使得其軌道的周期恰好是一個恒星日。地球同步軌道是一個圓，因此，地球同步衛(wèi)星以與地球圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)的完全相同的速度繞地球運行。因此，每顆地球同步衛(wèi)星出現(xiàn)在天空中的離地球的固定位置，就好像它是安裝在一座非常高的塔樓上。

這個虛擬塔的確是非常高的：約36000千米，或幾乎是地球半徑的六倍。地球同步(通常縮寫為“GEO”)衛(wèi)星與地球表面之間的巨大距離具有多個不良后果，包括需要更高的發(fā)射信號功率，難以產(chǎn)生小的傳輸覆蓋面，以及令人煩惱的通信延遲等。對于某些應(yīng)用，包括互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，靠近地球表面運行的衛(wèi)星可能更適合。

圖1示出了近地軌道(通常縮寫為“LEO”)的衛(wèi)星。雖然對于諸如“GEO”、“LEO”和“MEO”(代表“中軌道”)的軌道式指示詞的確切含義沒有國際標準，但它們在本技術(shù)中是常用的。LEO軌道通常被認為是衛(wèi)星軌道在不超過地球表面約2000千米的軌道。如圖1所示，LEO軌道由圓形虛線表示為LEO極地軌道150。因為軌道是圓形的，所以衛(wèi)星以與地球表面大致恒定的距離圍繞地球110運行。如圖1所示，與地球的半徑相比，所述距離是小的；在比例圖中，它對應(yīng)于大約900千米。

如圖1所示的LEO軌道的類型被稱為“極地”軌道，因為它經(jīng)過北極和南極。極地軌道的一個優(yōu)點是衛(wèi)星通過所有緯度。隨著地球旋轉(zhuǎn)(當軌道的平面保持大致不變時)，衛(wèi)星將通過地球的不同區(qū)域。在有足夠數(shù)量軌道后，適當?shù)剡x擇軌道周期，可以使衛(wèi)星通過地球上的每個地方。為此，經(jīng)常選擇極地軌道(或近極地軌道)以用于地球測量衛(wèi)星。

圖2示出了與圖1所示的相同LEO衛(wèi)星和的衛(wèi)星軌道，以及對地球同步衛(wèi)星的描述，以用于強調(diào)按比例繪制的不同軌道尺寸的目的。如圖所示，GEO衛(wèi)星230在地球赤道210的平面內(nèi)繞地球110運行。平面是由虛線描繪為赤道平面220。如幾何學(xué)所預(yù)測，LEO極地軌道150與赤道平面垂直相交。存在有兩個交點。在本領(lǐng)域中，軌道和赤道平面220之間的兩個交點被稱為“節(jié)點”。北極是位于赤道平面220的一側(cè)，南極是位于另一側(cè)。衛(wèi)星沿如圖2所示的方向“101運動方向”的其軌道行進。在其中一個節(jié)點上，它穿過赤道平面220往北極行進。該節(jié)點通常被稱為“上升”節(jié)點，而另一節(jié)點通常被稱為“下降”節(jié)點。

當衛(wèi)星230不是地球同步衛(wèi)星并且其軌道不在赤道平面時，也可以定義“上升”和“下降”節(jié)點的命名。例如，衛(wèi)星230可以是在所謂的GEO穩(wěn)定平面中繞地球軌道運行的地球同步衛(wèi)星，所述穩(wěn)定平面相對于赤道平面以約7.3°的角度傾斜。對于通過地球中心的任何平面，北極位于平面的一側(cè)，南極位于另一側(cè)。當衛(wèi)星沿其軌道行進時，在其中一個節(jié)點處，它穿過該平面往北極所在的平面一側(cè)前進。該節(jié)點被稱為“上升”節(jié)點，而另一節(jié)點被稱為“下降”節(jié)點。