業餘無線電衛星

業餘無線電衛星（英語：amateur radio satellite）是由業餘無線電操作員建造和使用的人造衛星。這些衛星使用業餘無線電頻率分配來促進業餘無線電電台之間的通信。

有許多業餘衛星都獲得了OSCAR（全稱：Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio）認證。該名稱由AMSAT（英語：AMSAT）指定，一個致力於推動業餘無線電衛星開發和發射的組織。由於此名稱的普遍性，業餘無線電衛星通常被稱為OSCAR。

持有執照的業餘無線電操作員可以免費使用這些衛星進行語音（FM、SSB）和數據（AX.25、分組無線電、APRS）通信。目前已有超過18顆完全可操作的業餘無線電衛星在軌運行 ^[1]。它們的作用包括作為中繼器、線性轉發器以及存儲轉發的中繼器。

業餘無線電衛星促進了衛星通訊科技的發展，其貢獻包括第一個衛星語音應答器（OSCAR 3）及開發高度先進的數字存儲轉發訊息應答機的技術。

業餘無線電衛星的社區經常活躍於建造衛星和尋找衛星發射機會。由於新衛星的發射以及舊衛星的報廢，衛星運行列表需要定期更新。當前的相關信息由AMSAT發布。在過去二十年裡，AMSAT除了分配OSCAR編號外，並未積極參與大多數業餘衛星的發射和運營。

歷史

OSCAR 1

主條目：OSCAR 1

於1961年發射的第一顆業餘無線電衛星OSCAR 1

簡單的 OSCAR 信標信號，1962 年

OSCAR 1為第一顆業餘衛星，於1961年12月12日發射，距離世上第一顆衛星Sputnik I的發射僅四年。這顆衛星必須建造成非常特殊的形狀和重量，以便可以放置於運載火箭的載荷重量之一。OSCAR 1是第一顆作為次要的有效載荷（主要有效載荷是Discovery 36）彈出並進入獨立軌道的衛星。由於沒有攜帶任何機載推進器，其軌道迅速衰減。儘管OSCAR 1隻在軌道運行了22天，但它取得了立即的成功，並推動了後續的任務。有來自28個國家的570多名業餘無線電操作員向奧斯卡計劃轉發了觀察結果。

OSCAR 10

OSCAR 10的大部分組件都是現成的。 該項目由Jan King領導。太陽能電池是以10或20個為一批，購買自Radio Shack，然後由小組成員測試其效率。最高效的電池被保留用於該項目，而其餘的則歸還給了RadioShack。準備就緒後，OSCAR 10被安裝在私人飛機上，並飛行了數次以評估其性能和可靠性。參加了飛機測試的人員獲得了特殊的QSL 卡。之後，衛星被運往肯尼迪航天中心，並被安裝在了運載火箭的第三級上。OSCAR 10高1.35米，寬2.0米，而在發射時為140公斤重。^[2]

其他衛星

除OSCAR之外，其他項目還包括了1982 年左右的 Iskra（蘇聯）、1986 年的JAS-1（日語：ふじ1号）（Fuji-OSCAR 12）（日本）、RS（蘇聯和俄羅斯）和CubeSats。

（日語維基百科中有主要業餘衛星的列表（日語：アマチュア衛星））。

硬件

第一顆業餘衛星裝有遙測信標。自1965年以來，大多數OSCAR都攜帶了線性轉發器，以進行實時雙向通信。有些衛星有用於存儲轉發數碼通信的公告板，或用於直接連接分組無線電的數碼中繼器。

軌道

業餘衛星通常被發射至低地球軌道和高橢圓軌道，近年來亦有位於地球同步軌道的業餘衛星，如QO-100。

操作

目前，業餘衛星支持多種不同類型的操作，包括語音（FM、SSB）和數據（AX.25、分組無線電、APRS）通信。

衛星模式

衛星的上行和下行鏈路代號使用X/Y結構，其中X是上行鏈路波段，Y是下行鏈路波段。除少數例外，這些字母對應於 IEEE 雷達頻率字母波段標準：

代碼	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
頻率	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發射之前，操作模式使用單個字母來表示上行和下行波段。儘管這些舊的模式代碼已被棄用，但在日常交流中仍被廣泛使用。

• 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

多普勒頻移

由於業餘衛星的軌道速度很高，上行和下行頻率在衛星過境過程中會發生變化。這種現象被稱為多普勒效應。當衛星朝向地面站移動時，下行頻率會顯得高於正常值。因此，地面站的接收頻率必須調高才能繼續接收衛星。反過來，衛星將以高於正常值的頻率接收上行信號，因此地面站發射的上行頻率必須調低才能被衛星接收。當衛星經過最高點開始遠離時，這個過程則相反。下行頻率會顯得低於正常值，而上行頻率則需要調高。以下數學公式給出了多普勒頻移與衛星速度間的關係：

其中：
${\displaystyle f_{d}}$	=	多普勒校正後的下行頻率
${\displaystyle f_{u}}$	=	多普勒校正後的上行頻率
${\displaystyle f}$	=	原始頻率
${\displaystyle v}$	=	衛星相對於地面站的速度，單位為m/s. 相向移動時為正，反之為負。
${\displaystyle c}$	=	真空中的光速（${\displaystyle 3\times 10^{8}}$  m/s）

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

由於尋找衛星相對速度的複雜性以及必須進行這些校正的速度，這些計算通常使用衛星跟蹤軟件來完成。許多現代收發機都包含接口以連接計算機，可以自動進行多普勒效應校正。手動頻移校正亦可行，但很難精確地保持在頻率附近。語音通信模式中，FM相較於SSB對多普勒頻移的容忍度更高，因此FM更容易手動調諧。

FM衛星

用於衛星通信的八木天線

一些低地球軌道（LEO）的 OSCAR 衛星使用調頻（FM）^[3]。這些衛星通常也被稱為「FM LEOs」或「FM Birds」。此類衛星充當FM業餘無線電中繼器，可以使用市面上常見的業餘無線電設備進行通信。通信可以通過使用手動多普勒校正的手持式對講機來實現^[4]。衛星過境的時間通常在15分鐘內^[5]。