業餘衛星通訊

業餘衛星通訊簡稱OSCAR (Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio)，是利用繞行於地球軌道上的人造衛星，當作無線電通訊的中繼器（repeater）、轉頻器（transponder）或數字中繼器（digipeater），以達到遠程通訊的目的。

基本介紹

• 中文名：業餘衛星通訊
• 外文名：Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio)
• 簡稱：OSCAR
• 目的：作無線電通訊的中繼器等

通訊簡介

業餘衛星在研發期間研發單位即賦予一定的名稱編號，例如美國的AMSAT系列、英國的UoSAT系列以及日本的Fuji系列等等，一旦衛星射入地球軌道並開始運作之後，再賦予一個業餘衛星的編號，即在原有名稱之後加上OSCAR編號來識別，如：美國的AMSAT Phase III D成為AMSAT-OSCAR-40、英國的UoSAT 5成為UoSAT-OSCAR-22、日本的Fuji-2成為Fuji-OSCAR-29，為了套用上的方便，這些編號再被簡稱如：AO-40、UO-22和FO-29。俄羅斯的業餘衛星編號就比較特別，它們的業餘衛星經常是附掛在導航或通信衛星上，且一直沿用Radio Sputnik的編號，如：RS-12/13、RS-15、RS-20及RS-21等都是業餘衛星。

目前為止OSCAR識別編號已經用到MO-46，不過有在運作的業餘衛星總數大概不到30個，許多新一代的OSCAR正在研發或製造、測試中。

衛星軌道

環繞地球飛行的人造物體，理論上高度達到250公里以上，即可保持離心力與地心引力的平衡而不墜。實際套用中的人造衛星軌道高度，大概可以分為下列幾個區間：

低軌道

300公里~1,700公里

中軌道

1,700公里~20,000公里（具有高輻射線的「范亞倫帶」在此範圍）

高軌道

20,000公里以上

軌道特性

300公里以下

適合太空實驗室或載人飛行器，如MIR太空站、太空梭、國際太空站（ISS）及短期間的實驗衛星等，衛星本身需攜帶推進器，以便隨時調整軌道高度，否則會因少許太空微塵的阻力而減速以及輕微的地心引力之吸引，使得衛星高度逐漸下降而墜毀。過去有一些從MIR或太空梭上以人力發射的實驗衛星，壽命大約只有50天左右。在這個高度的衛星，優點是有利於觀察地球和可以較小的功率來通訊；缺點是通訊時間短，每次最多只有9分鐘左右。

300 ~600公里

長時間環繞地球的太空站最有效益的高度是500公里，ISS的高度約為400公里，此高度對負載頗重的定期運補宇宙飛船往來較為方便。某些科學實驗衛星也在這個高度，它仍保有易於觀測地球和通信的優點，而通信時間可拉長一點。

600~1,000公里

絕大多數工作中的衛星都在這個高度，地球引力作用不大，而衛星訊號涵蓋範圍相當大，以800公里高的UO-14為例，可涵蓋到台灣和印度。這個高度也使得每次pass的可通信時間最長可達15分鐘，而每天的pass達到6~8次。

1,000~1,700公里

如果衛星本體或其電路板有足夠的防護罩（通常使用輕金屬—鈦）足以抵擋輻射線，那么這個高度就可再提升通信範圍、每天通信次數和每次通信時間，以RS-15為例，其軌道平均高度在2,000公里左右，只要軌道位置恰當，透過這個衛星台灣可以和整個澳洲大陸通連。

1,700~20,000公里

具有高輻射線的「范亞倫帶」也再這個範圍內，極少衛星會設計在這層高度，頂多是「穿透」這一層（所需時間不長），否則衛星極易損毀。

20,000公里以上

這個軌道高度幾乎沒有商用衛星，因為要把衛星送上這個高度需要高推力的火箭（成本太高），所以只有少數圓軌道衛星，如美國的全球定位衛星GPS、俄羅斯的導航衛星GLONASS，都是大約20,000公里高，位於赤道上空的同步衛星（通信、氣象及廣播等用途）為36,000公里高，橢圓軌道衛星如AO-10（最高點36,000公里）, AO-40（最高點58,000公里）等，會達到這個高度。

業餘衛星的利用方式

利用業餘衛星來通訊有下列兩種方式：實時通訊和存轉式通訊

衛星訊號

衛星通信有其特性上的限制，如：通信時間短、可用頻帶較窄及都卜勒頻移等，因此，除了一般的通信模式外，還有一些衛星通信特有的模式，以下就一一來介紹：

◆模擬衛星(語音、電碼)

FM 模式：多用於中繼器（Repeater），如UO-14，AO-27等；國際太空站（ISS）也使用此模式作voice QSO和PACKET通信。

SSB模式：絕大多數的業餘衛星的轉頻器（Transponder）都具有這種模式，並且使用跨頻帶（上、下連使用不同頻率）作雙工通信，為了更容易補償都卜勒頻移，常採用上連為LSB而下連為USB的調製。

CW模式：這是最古老的通信模式，也是較節省頻寬的模式，但相對的需要特殊的技巧。

模擬衛星的信標（beacon）和遙傳訊號（telemetry）也大多是使用CW模式。

FM DigiTalker模式：衛星上的?語音合成器?將機上計算機資料合成語音之後，以FM模式下傳至地面電台，類似廣播的功能，如FO-29、SO-35等。

Tone TLM：小型實驗衛星（如RS-17）為了簡單取得實驗數據，常將數據（如溫度）轉成音調來調製FM載波以便傳送給地面電台。

SSTV模式：模擬衛星除了可以做一般的SSTV通信外，衛星上若有CCD攝影機也可以將拍攝到的影像，立即以SSTV模式傳送下來。以前的MIR和太空梭任務中都曾做過SSTV實驗，將來ISS上也會有定期的SSTV通信實驗。

◆數字衛星(包封通信)

Packet 1200 baud FSK beacon (如ISS, NO-44等)

Packet 1200 baud PSK beacon & 廣播式BBS (如AO-16, LO-19, IO-26等)

Reverse 1200 baud FSK beacon (如UO-11)

Packet 400 baud PSK beacon (如AO-40)

◆氣象衛星（137 MHz, 非業餘頻帶）

美國NOAA系列(雲圖sample 如下)

俄羅斯Meteor系列(雲圖sample 如下)

衛星追蹤

利用衛星通信之前要先預測衛星什麼時候會出現在你的天空，這就要靠衛星追蹤程式來幫忙。在網際網路上有些網站提供線上追蹤衛星的功能，只要輸入經緯度、時區和所要追蹤的衛星名稱，就可以得知衛星現在何處以及何時會出現在你的天空。

在無法連線網際網路的情況或是要有更進一步追蹤功能（例如讓衛星追蹤程式能同時控制指向性天線對準你要通信的衛星），這就需要有一部獨立的計算機和適當的衛星追蹤程式，例如：

1. NOVA for Windows

全世界業餘衛星愛好者最常用的程式之一，可以控制天線轉向，以及收發機頻率補償，功能非常完整。本程式可以同時追蹤數十個或甚數百個衛星，數量沒有限制，但通常使用者會把衛星分類分頁來顯示較方便。而其追蹤顯示方式有地面投影軌跡及太空軌跡兩種，衛星與地面電台的相對關係一目了然。本軟體(試用版)可下載自：

2. STS Plus

這是DOS版的程式，但是在任一版本Windows的DOS模式下都可以執行，美國NASA及我國NSPO地面追蹤站都有使用這套軟體。

3. Instant Track

這也是DOS版的程式，因為功能很強，可以同時控制天線轉向及收發機頻率，仍然有許多使用者。程式最為人稱道的特點是執行速度非常快，即使是老舊的計算機也照樣能執行，號稱Instant Track果然名符其實，可惜它不是免費的，也沒有試用版。

衛星通信設備

對業餘衛星通信感興趣的人，入門時第一個問題總是：衛星通信設備不是很複雜嗎?事實是不一定很複雜，全看你挑哪一顆衛星而定，而最重要的關鍵是天線，以下是幾個衛星專用天線的實例：

1. 手持式UV雙頻八木天線

這支天線可以在兩分鐘之內組裝完成，重量輕可移植性高，適合野外作衛星通信實驗。

2. UV cross-YAGI十字型八木天線

這種天線的單元數較多體積較大，適合架設在基地台使用，配合方向角與仰角控制器由計算機自動追蹤衛星的移動，由於具有較高增益，幾乎所有業餘衛星都能通聯得到。

3. 盤式天線（BAR-B-Q架型、鋁圓盤）

當衛星操作頻率使用到L頻帶（1.290 GHz -- 2.401GHz）以上時，最好是使用盤式天線了，由於頻率越高時電波在空中傳播的損失越大，盤式天線具有較高增益，且增益與盤的直徑成正比，不過實用上還是不宜太大太重，通常使用鋁網或鐵絲網的構造，直徑在1.5公尺以下為多。

4. Moxon（莫克森）天線

Moxon天線是一種方形天線，性質上類似二單元Yagi（八木），增益高，具有很強的方向性，按尺寸做好後幾乎不用調試，阻抗50歐姆。在U段，天線尺寸小，便於攜帶，是一款非常適合自製的高增益天線，在實際使用當中優於二單元Yagi（八木）天線。據說在國外非常流行。它有一個傑出的前後比，高達20分貝，意思就是說從前方來的信號非常好，天線對後方的信號或干擾衰減很大，所以噪音小，在無線電測向方面有套用價值。

衛星頻率

IARU (國際業餘無線電聯盟) 對於使用在業餘衛星通訊的頻率有一定的規範，而且世界各區的適用頻率範圍不盡相同，我國位於第三區，其規範是：10m波段為29.30-29.51 MHz，2m波段為145.80-146.00 MHz，70cm波段為435.0-438.0 MHz，一般通信不應使用到這些頻帶。

至於仍運轉中的業餘衛星使用頻率及調製模式之詳細資訊，分成模擬衛星和數字衛星兩類。

衛星通信的樂趣

業餘衛星通訊雖然只是業餘無線電通訊的一種延伸，然而因牽涉到衛星追蹤及都卜勒頻移等相關知識及設備，可以看做是另類通訊模式的嘗試和個人業餘通訊能力的提升，另外如實時衛星雲圖的接收，就好像把人的眼睛延伸到幾百公里甚至幾萬公里的高度來看我們生活中的地球，也許能對我們切身相關的氣象有更多的體驗和了解。

未加密業餘衛星

◆未加密的衛星通信頻率以及適合中國HAM通信的業餘衛星

注意，在沒有取得相應的業餘無線電操作證書和電台執照之前，

請不要進行業餘衛星的通信實驗。

Sat Mode Uplink Freq. Downlink Freq.

RS-10 [A] (SSB,CW) 145.860-145.900 29.360-29.400

T 21.160-21.200 145.860-145.900

K 21.160-21.200 29.360-29.400

K/A 21.160-21.200 and 29.360-29.400

145.860-145.900

K/T 21.160-21.200 29.360-29.400

145.860-145.900

Robot (CW) 21.120 or 145.820 29.403

Beacons (CW) 29.357, 29.403,

145.857,145.903

Note: RS-10 is down and may not return.

RS-12 A 145.910-145.950 29.410-29.450

T 21.210-21.250 145.910-145.950

[K] (SSB,CW) 21.210-21.250 29.410-29.450

K/A 21.210-21.250 and 29.410-29.450

145.910-145.950

K/T 21.210-21.250 29.410-29.450,

145.910-145.950

Robot (CW) 21.129 or 145.830 29.454 or 145.958

Beacons (CW) 29.408, 29.454,

145.912, 145.958

RS-15 [A] (SSB,CW) 145.858-145.898 29.354-29.394

Beacons (CW) 29.352.5

29.398.7

RS-16

Ground team was never able to activate the transponders.

AO-10 (SSB,CW) 435.050-435.155 145.850-145.955

Beacon (Unmodulated Carrier) 145.810

NOTE: If Beacon is FM'ing don't use it!

AO-11 (FM) No User Uplink 145.825 Primary

435.025

2461.5

AO-13 (SK) as of 11/24/96, Rentered Atmosphere 12/5/96.

Gone but not forgotten!

AO-16 Packet 1200bps 145.900, 145.920, 437.051 Primary

145.940, 145.960 437.026

2401.143

NOTE: Uplink via FM, Downlink via SSB (BPSK).

CALLSIGN: PACSAT

DO-17 [Packet] 1200bps No User Uplink 145.825 Primary

Digital Voice 2401.220

WO-18 Packet 1200bps No User Uplink 437.102 Primary

CCD Pictures 437.075

Note: Downlink via SSB (BPSK).

LO-19 Packet 1200bps 145.900, 145.880, 437.153 Primary

145.860, 145.840 437.125

437.127 (CW)

NOTE: Uplink via FM, Downlink via SSB (BPSK).

CALLSIGN: LUSAT

FO-20 [JA] (SSB,CW) 145.900-146.000 435.900-435.800

JD PKT 1200bps 145.850, 145.890, 435.910

145.910

JA Beacon (CW) 435.795

JD Beacon 435.910

CALLSIGN: 8J1JBS

UO-22 Packet 9600bps 145.900 Primary 435.120

145.975

CALLSIGN: UOSAT5

KO-23 Packet 9600bps 145.850 Primary 435.175

145.900

CALLSIGN: HL01

KO-25 Packet 9600bps 145.870 436.500

CALLSIGN: HL02

IO-26 Packet 1200bps 145.875, 145.900, 437.822 Primary

145.950 437.867

CALLSIGN: ITMSAT

Note: Uplink is FM and Downlink is SSB (BPSK).

AO-27 Packet 9600bps 145.850 436.800

[J] FM Voice

NOTE: Part time repeater.

PO-28 Packet 9600bps 145.975 Primary 435.050 Primary

145.925 435.075

GPS Receiver

CALLSIGN: POSAT1

FO-29 JA (SSB,CW) 145.900-146.000 435.800-435.900

JD 1200bps 145.850, 145.870, 435.910

145.890, 145.910

Beacon (cw) 435.795

Digitalker 435.910

CALLSIGN:8J1JCS

MO-30

Ground team unable to communicate with bird. Early SK.

TO-31 9600bps (FSK) 145.925 436.925

BBS Callsign = TMSAT1-12

Broadcast Callsign = TMSAT1-11

GO-32 3@2meters 435.225 Primary

3@1270meters 435.325

NOTE: Still undergoing tests.

PO-33 9842bps 436.500 436.500

Simplex

Direct Sequence

Spread Spectrum

NOTE: Still undergoing tests.

SO-34 (SEDSAT-1)

Mode L 1268.175-1268.250 437.850-438.000

FSK, 9600bps

Mode A 145.915-145.975 29.350-29.420

Note: Still undergoing tests. May be early SK.