业余无线电卫星

业余无线电卫星（英语：amateur radio satellite）是由业余无线电操作员建造和使用的人造卫星。这些卫星使用业余无线电频率分配来促进业余无线电电台之间的通信。

有许多业余卫星都获得了OSCAR（全称：Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio）认证。该名称由AMSAT（英语：AMSAT）指定，一个致力于推动业余无线电卫星开发和发射的组织。由于此名称的普遍性，业余无线电卫星通常被称为OSCAR。

持有执照的业余无线电操作员可以免费使用这些卫星进行语音（FM、SSB）和数据（AX.25、分组无线电、APRS）通信。目前已有超过18颗完全可操作的业余无线电卫星在轨运行 ^[1]。它们的作用包括作为中继器、线性转发器以及存储转发的中继器。

业余无线电卫星促进了卫星通讯科技的发展，其贡献包括第一个卫星语音应答器（OSCAR 3）及开发高度先进的数字存储转发讯息应答机的技术。

业余无线电卫星的社区经常活跃于建造卫星和寻找卫星发射机会。由于新卫星的发射以及旧卫星的报废，卫星运行列表需要定期更新。当前的相关信息由AMSAT发布。在过去二十年里，AMSAT除了分配OSCAR编号外，并未积极参与大多数业余卫星的发射和运营。

历史

OSCAR 1

主条目：OSCAR 1

于1961年发射的第一颗业余无线电卫星OSCAR 1

简单的 OSCAR 信标信号，1962 年

OSCAR 1为第一颗业余卫星，于1961年12月12日发射，距离世上第一颗卫星Sputnik I的发射仅四年。这颗卫星必须建造成非常特殊的形状和重量，以便可以放置于运载火箭的载荷重量之一。OSCAR 1是第一颗作为次要的有效载荷（主要有效载荷是Discovery 36）弹出并进入独立轨道的卫星。由于没有携带任何机载推进器，其轨道迅速衰减。尽管OSCAR 1只在轨道运行了22天，但它取得了立即的成功，并推动了后续的任务。有来自28个国家的570多名业余无线电操作员向奥斯卡计划转发了观察结果。

OSCAR 10

OSCAR 10的大部分组件都是现成的。 该项目由Jan King领导。太阳能电池是以10或20个为一批，购买自Radio Shack，然后由小组成员测试其效率。最高效的电池被保留用于该项目，而其余的则归还给了RadioShack。准备就绪后，OSCAR 10被安装在私人飞机上，并飞行了数次以评估其性能和可靠性。参加了飞机测试的人员获得了特殊的QSL 卡。之后，卫星被运往肯尼迪航天中心，并被安装在了运载火箭的第三级上。OSCAR 10高1.35米，宽2.0米，而在发射时为140公斤重。^[2]

其他卫星

除OSCAR之外，其他项目还包括了1982 年左右的 Iskra（苏联）、1986 年的JAS-1（日语：ふじ1号）（Fuji-OSCAR 12）（日本）、RS（苏联和俄罗斯）和CubeSats。

（日语维基百科中有主要业余卫星的列表（日语：アマチュア衛星））。

硬件

第一颗业余卫星装有遥测信标。自1965年以来，大多数OSCAR都携带了线性转发器，以进行实时双向通信。有些卫星有用于存储转发数码通信的公告板，或用于直接连接分组无线电的数码中继器。

轨道

业余卫星通常被发射至低地球轨道和高椭圆轨道，近年来亦有位于地球同步轨道的业余卫星，如QO-100。

操作

目前，业余卫星支持多种不同类型的操作，包括语音（FM、SSB）和数据（AX.25、分组无线电、APRS）通信。

卫星模式

卫星的上行和下行链路代号使用X/Y结构，其中X是上行链路波段，Y是下行链路波段。除少数例外，这些字母对应于 IEEE 雷达频率字母波段标准：

代码	H	A	V	U	L	S	S2	C	X	K	R
波段	15 m	10 m	2 m	70 cm	23 cm	13 cm	9 cm	5 cm	3 cm	1.2 cm	6 mm
频率	21 MHz	29 MHz	145 MHz	435 MHz	1.2 GHz	2.4 GHz	3.4 GHz	5 GHz	10 GHz	24 GHz	47 GHz

在OSCAR 40发射之前，操作模式使用单个字母来表示上行和下行波段。尽管这些旧的模式代码已被弃用，但在日常交流中仍被广泛使用。

• 模式A: 2 m上行/10 m下行
• 模式B: 70 cm上行/2 m下行
• 模式J: 2 m上行/70 cm下行

多普勒频移

由于业余卫星的轨道速度很高，上行和下行频率在卫星过境过程中会发生变化。这种现象被称为多普勒效应。当卫星朝向地面站移动时，下行频率会显得高于正常值。因此，地面站的接收频率必须调高才能继续接收卫星。反过来，卫星将以高于正常值的频率接收上行信号，因此地面站发射的上行频率必须调低才能被卫星接收。当卫星经过最高点开始远离时，这个过程则相反。下行频率会显得低于正常值，而上行频率则需要调高。以下数学公式给出了多普勒频移与卫星速度间的关系：

其中：
${\displaystyle f_{d}}$	=	多普勒校正后的下行频率
${\displaystyle f_{u}}$	=	多普勒校正后的上行频率
${\displaystyle f}$	=	原始频率
${\displaystyle v}$	=	卫星相对于地面站的速度，单位为m/s. 相向移动时为正，反之为负。
${\displaystyle c}$	=	真空中的光速（${\displaystyle 3\times 10^{8}}$  m/s）

频率变化	下行校正	上行校正
${\displaystyle \Delta f=f\times {\frac {v}{c}}}$	${\displaystyle f_{d}=f(1+{\frac {v}{c}})}$	${\displaystyle f_{u}=f(1-{\frac {v}{c}})}$

由于寻找卫星相对速度的复杂性以及必须进行这些校正的速度，这些计算通常使用卫星跟踪软件来完成。许多现代收发机都包含接口以连接计算机，可以自动进行多普勒效应校正。手动频移校正亦可行，但很难精确地保持在频率附近。语音通信模式中，FM相较于SSB对多普勒频移的容忍度更高，因此FM更容易手动调谐。

FM卫星

用于卫星通信的八木天线

一些低地球轨道（LEO）的 OSCAR 卫星使用调频（FM）^[3]。这些卫星通常也被称为“FM LEOs”或“FM Birds”。此类卫星充当FM业余无线电中继器，可以使用市面上常见的业余无线电设备进行通信。通信可以通过使用手动多普勒校正的手持式对讲机来实现^[4]。卫星过境的时间通常在15分钟内^[5]。