邱楷泉
高二15
研究性学习：无线电卫星通信-地面站的搭建与测试
组员构成：
一、 课题背景：为什么我们要“对话”太空？
大家听到卫星通信,第一时间可能想到北斗短信、星链上网、GNSS卫星定位……然而这些生活中的卫星通信技术,早已被封装进各类电子产品,对我们而言是彻彻底底的 “黑箱”
我们的目的便是打破卫星通信的黑箱状态,将看似遥不可及的卫星通信系统 超级大拆解 拆分为模块 并以尽可能低的价格、可复刻的方案实现无线电卫星通信
- 研究目标： 从零开始搭建一套低成本、可复现的卫星地面站,实现气象云图接收与双向卫星通信。
二、 核心原理：无线电通信的本质
- 场与波的转换： 地面站天线通过交变电流激发出变化的电磁场,形成不需要介质、以光速穿透大气层的电磁波。
- 信号的装载（调制）： 我们改变载波的幅度、频率或相位,将数字信号嵌入高频电磁波中。
- 直线传播： 卫星通信之所以能用极小功率（2-10W）穿越最长4.2万km,核心在于卫星与地面站之间近乎直线无阻挡的路径。
三、 硬件集成：地面站系统构造
系统构成
| 组件名称 | 物理职能 | 关键点 |
|---|---|---|
| 天线反射面 | 能量收集器 | 面积越大,捕获的信号越强 |
| 馈源与馈线 | 接收源与导线 | 此处的馈源就是天线的核心,将电磁波转换成电信号 |
| LNA（低噪声信号放大器） | 信号放大 | 将接受的极弱信号放大,使其达到足以解调解码程度 |
| 滤波器 | 频率锁定 | 滤除非接收频段信号,防止其他频段信号干扰 |
| SDR 接收机 | 信号接收、转换 | 将模拟电信号波转化为计算机可处理的数字信号,同时负责与计算机通信 |
选用材料
Todo：配图！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
0￥,楼下废品站捡的电脑
0￥,开源卫星解码软件 Satdump
0￥,三个内个
共计：651￥
四、 中期进度实录
第一阶段：系统搭建与联调（已完成）
我们完成了整个系统的设计与调试,并进行了初步测试。通过对天线方向、接收参数的优化,成功收取到目标卫星的下行载波。
第二阶段：应用实战——气象卫星解码（已完成）
- 目标： 接收 GK-2A、Fengyun-2G/H（同步卫星）及 Meteor 系列（极轨卫星）信号,并解码出图像
- 成果： 我们不仅捕捉到了频谱瀑布图,还通过解调软件Satdump还原出了实时的卫星云图。这验证了地面站系统搭建的成功。
1.中国-风云2G同步卫星 (2026-03-04)
2.韩国-Geo-Kompsat-2A同步卫星 (2026-03-04)
3.俄罗斯Meteor-M2 3极轨卫星 (2026-03-04)
- 由于接收带宽由于失误设置过小，本次接收效果极差
五、 下阶段目标：从“旁听”转向“对话”
接下来的研究重点将转向上行链路的突破,实现真正的双向通联：
- 打通发射链路： 增加发射设备,并进行精准的发射角度、多普勒频移的修正
- 模拟与数字双模测试：
- FM 语音： 利用业余卫星转发器进行全球实时通联。（类似电话）
- APRS 数据： 通过卫星转发APRS数字包,并通过网络查看被卫星接受的上传数据。（类似短信）
- 挑战 国际空间站 通信： 尝试在空间站飞越中国上空的短短十分钟窗口期内,与国际空间站-业余无线电载荷ARISS完成数据传输。