主頁(yè)（http://www.130131.com）：細(xì)數(shù)深空通信與移動(dòng)通信的三大不同

近期隨著中國(guó)嫦娥四號(hào)的順利落月以及美國(guó)的新視野號(hào)訪(fǎng)問(wèn)遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)系內(nèi)天體，我們對(duì)太空的好奇又被激發(fā)了。在這其中，航天器與地球的通信扮演了關(guān)鍵的角色，這種通信稱(chēng)為深空通信。

深空通信，真正發(fā)揮了跨越時(shí)空交流的作用。這些航天器的工作，也因?yàn)橛辛松羁胀ㄐ拍軅骰氐厍�，才顯示出了意義。

深空通信與我們?nèi)粘Ｊ褂貌⑶沂煜さ囊苿?dòng)通信都屬于無(wú)線(xiàn)通信一族，那么兩者到底相不相同呢？

其實(shí)，深空通信，與移動(dòng)通信大不相同，千萬(wàn)不能生搬硬套。

不過(guò)，還是有些人搞不清楚，我就曾經(jīng)看過(guò)有人把移動(dòng)通信的特點(diǎn)當(dāng)成是深空通信的特點(diǎn)，混為一談。接下來(lái)，我就講講深空通信與移動(dòng)通信到底有什么不同。

最大的不同：決定因素分別是噪聲與干擾

深空通信是噪聲受限的系統(tǒng)，通信時(shí)主要需要克服噪聲的影響；而移動(dòng)通信是干擾受限的系統(tǒng)，通信時(shí)主要需要克服干擾的影響。

關(guān)于噪聲以及干擾，下面這篇文章已經(jīng)寫(xiě)得很清楚了：通信中的噪聲與干擾。

如何抑制噪聲，看這篇文章：如何抑制通信中的噪聲

因此，深空通信利用超低溫接收來(lái)抑制噪聲；移動(dòng)通信利用正交來(lái)對(duì)抗干擾。

其次的不同：深空通信中地面天線(xiàn)越大越好

這是因?yàn)楹教炱鞯木嚯x實(shí)在太遠(yuǎn)，信號(hào)的路徑損耗甚至可以超過(guò)300dB，非常嚇人。

這時(shí)，深空通信只能靠更大直徑的天線(xiàn)來(lái)接收微弱信號(hào)了，利用更大的天線(xiàn)增益來(lái)對(duì)抗路徑損耗。

深空通信通常使用拋物面天線(xiàn)，其增益計(jì)算公式如下：

不難看出，天線(xiàn)的增益與天線(xiàn)直徑的平方成正比。比如我國(guó)佳木斯的66米直徑的拋物面天線(xiàn)，增益可以是70dBi以上，比移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中常用天線(xiàn)的增益高50多dB。

當(dāng)然，考慮到天線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)，單個(gè)天線(xiàn)的直徑是有限度的，66米差不多就是極限了。

為了補(bǔ)償更大的路徑損耗，在深空通信中還可以把多個(gè)天線(xiàn)組合起來(lái)，構(gòu)成天線(xiàn)陣列，這樣等效直徑可以提升，當(dāng)然這就要求天線(xiàn)之間需要精確同步。

至于移動(dòng)通信，由于覆蓋范圍有限，顯然天線(xiàn)不需要這么夸張。

最后的不同：深空通信中工作頻段越高，通信距離越遠(yuǎn)

這一點(diǎn)跟我們?cè)谝苿?dòng)通信系統(tǒng)中得到的經(jīng)驗(yàn)是完全相反。

大家知道，在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，載波頻率越高，其傳播損耗越高，因此同等功率下載波的傳播范圍越小。這也是為什么1GHz以下頻段被稱(chēng)為黃金頻段，廣電700M頻段被通信人念念不忘的原因。

但是，深空通信情況大不相同，雖然載波頻率越高傳播損耗還是越高，但是由于深空通信普遍采用拋物面天線(xiàn)，其增益與載波波長(zhǎng)的平方成反比，也就是載波頻率越高，天線(xiàn)的增益越大。

由于發(fā)射方天線(xiàn)增益的抬升就已經(jīng)抵消了傳播損耗的抬升，更別說(shuō)接收方還使用了拋物面天線(xiàn)。

因此，如果地面站和航天器都使用拋物面天線(xiàn)的話(huà)，載波頻率越高，同等功率下載波傳播的范圍越大，通信距離越遠(yuǎn)。

由于這個(gè)原因，深空通信的工作頻段越來(lái)越高，從S波段（2GHz）到X波段（8GHz）再擴(kuò)展到Ka波段（26GHz以上）。

當(dāng)然，航天器上使用拋物面天線(xiàn)也不是十拿九穩(wěn)的，伽利略號(hào)上碩大的拋物面天線(xiàn)就沒(méi)能正常打開(kāi)。

因此，為了預(yù)防萬(wàn)一，航天器上都會(huì)配備多組不同的天線(xiàn)。

總結(jié)：深空通信的關(guān)鍵技術(shù)

1. 超低溫接收

2. 更大的天線(xiàn)，或者采用更大的天線(xiàn)陣列

3. 更高的工作頻段