近期隨著中國嫦娥四號的順利落月以及美國的新視野號訪問遙遠的太陽系內天體，我們對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鍵的角色，這種通信稱為深空通信。

    深空通信，真正發(fā)揮了跨越時空交流的作用。這些航天器的工作，也因為有了深空通信能傳回地球，才顯示出了意義。

    深空通信與我們日常使用并且熟悉的移動通信都屬于無線通信一族，那么兩者到底相不相同呢？

    其實，深空通信，與移動通信大不相同，千萬不能生搬硬套。

    不過，還是有些人搞不清楚，我就曾經(jīng)看過有人把移動通信的特點當成是深空通信的特點，混為一談。接下來，我就講講深空通信與移動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)，通信時主要需要克服噪聲的影響；而移動通信是干擾受限的系統(tǒng)，通信時主要需要克服干擾的影響。

    關于噪聲以及干擾，下面這篇文章已經(jīng)寫得很清楚了：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抑制噪聲；移動通信利用正交來對抗干擾。

    其次的不同：深空通信中地面天線越大越好

    這是因為航天器的距離實在太遠，信號的路徑損耗甚至可以超過300dB，非常嚇人。

    這時，深空通信只能靠更大直徑的天線來接收微弱信號了，利用更大的天線增益來對抗路徑損耗。

    深空通信通常使用拋物面天線，其增益計算公式如下：

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

    當然，考慮到天線的轉動，單個天線的直徑是有限度的，66米差不多就是極限了。

    為了補償更大的路徑損耗，在深空通信中還可以把多個天線組合起來，構成天線陣列，這樣等效直徑可以提升，當然這就要求天線之間需要精確同步。

    至于移動通信，由于覆蓋范圍有限，顯然天線不需要這么夸張。

    最后的不同：深空通信中工作頻段越高，通信距離越遠

    這一點跟我們在移動通信系統(tǒng)中得到的經(jīng)驗是完全相反。

    大家知道，在移動通信網(wǎng)絡中，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，其增益與載波波長的平方成反比，也就是載波頻率越高，天線的增益越大。

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

    因此，如果地面站和航天器都使用拋物面天線的話，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。

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

    當然，航天器上使用拋物面天線也不是十拿九穩(wěn)的，伽利略號上碩大的拋物面天線就沒能正常打開。

    因此，為了預防萬一，航天器上都會配備多組不同的天線。

    總結：深空通信的關鍵技術

    1. 超低溫接收

    2. 更大的天線，或者采用更大的天線陣列

    3. 更高的工作頻段