Question

衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地面站兩部分組成．衛(wèi)星在空中起中繼站的作用，即把地面站發(fā)上來(lái)的電磁波放大后再返送回另一地面站．地面站則是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面公眾網(wǎng)的接口，地面用戶通過(guò)地面站出入衛(wèi)星系統(tǒng)形成鏈路．由于同步衛(wèi)星在赤道上空36 000km，它繞地球一周的時(shí)間恰好與地球自轉(zhuǎn)一周時(shí)間（23h 56min 4s）一致，從地面看上去如同靜止不動(dòng)．3顆相距120°的衛(wèi)星就能覆蓋整個(gè)赤道圓周．故衛(wèi)星通信易于實(shí)現(xiàn)越洋和洲際通信，最適合衛(wèi)星通信的頻率是1-10GHz頻段，即微波頻段．
（1）衛(wèi)星通信是遠(yuǎn)距離的無(wú)線通信，要從衛(wèi)星上接收信號(hào)必須在地面上建立

地面站

．
（2）關(guān)于同步衛(wèi)星，以下說(shuō)法中正確的是

A

A．同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動(dòng)周期和地球的自轉(zhuǎn)周期相同
B．同步衛(wèi)星和月球一樣每天繞地球一周
C．同步衛(wèi)星固定在空中一直不動(dòng)
D．作為傳播微波的中繼站，地球上空的同步衛(wèi)星越多越好
（3）頻率為1～10GHz的電磁波對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是多少？
（4）赤道上的地面站向衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)需要多長(zhǎng)時(shí)間？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)材料中的“衛(wèi)星通信是遠(yuǎn)距離的無(wú)線通信，要從衛(wèi)星上接收信號(hào)必須在地面上建立”可得出答案．
（2）所謂地球同步衛(wèi)星，即指衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同，與地球同步轉(zhuǎn)動(dòng)，且在赤道上空的某地，站在地球上觀看（以地球本身為參照物）它在空中的位置是固定不動(dòng)的，所以它可以代替微波中繼站來(lái)進(jìn)行電磁波的中轉(zhuǎn)作用．全世界只要有三顆這樣的衛(wèi)星（當(dāng)然位置要選定好）就可以滿足全世界的需求．
（3）根據(jù)λ=

c

f

求出頻率為1GHz～10GHz的微波對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)；
（4）根據(jù)t=

s

v

即可求出赤道上的地面站向衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)需要經(jīng)過(guò)的時(shí)間；

解答：解：（1）閱讀材料可知，衛(wèi)星通信是遠(yuǎn)距離的無(wú)線通信，要從衛(wèi)星上接收信號(hào)必須在地面上建立地面站．
（2）A、同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動(dòng)周期和地球的自轉(zhuǎn)周期相同，與地球同步轉(zhuǎn)動(dòng)，故本選項(xiàng)正確；
B、月球不是每天繞地球一周，是30天，故本選項(xiàng)錯(cuò)誤；
C、站在地球上觀看（以地球本身為參照物），同步衛(wèi)星在空中的位置是固定不動(dòng)，如果選擇參照物不是地球，那么此結(jié)論就是錯(cuò)誤的，故本選項(xiàng)錯(cuò)誤；
D、同步通通信衛(wèi)星做為傳播微波的中繼站，地球上只要有3顆就能覆蓋全世界，故本選項(xiàng)錯(cuò)誤．
根據(jù)λ=

c

f

得
頻率為1GHz的微波對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)：
λ₁=

3.0×108m/s

109Hz

=0.3m；
頻率為10GHz的微波對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)：
λ₂=

3.0×108m/s

1010Hz

=0.03m．
（4）赤道上的地面站向衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)需要經(jīng)過(guò)的時(shí)間：
t=

s

v

=

3.6×107m

3.0×108m/s

=0.12s．
故答案為：（1）地面站；（2）A；
（3）頻率為1-10GHz的電磁波對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是0.3m～0.03m．
（4）赤道上的地面站向衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)需要0.12s的時(shí)間．

點(diǎn)評(píng)：此題不僅僅考查波長(zhǎng)、波速、頻率公式的計(jì)算，速度公式的計(jì)算，還要求學(xué)生了解地球同步衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)，例如：它可以代替微波中繼站來(lái)進(jìn)行電磁波的中轉(zhuǎn)作用．全世界只要有三顆這樣的衛(wèi)星（當(dāng)然位置要選定好）就可以滿足全世界的需求．