前置知识：数据通信
当我们谈论空间通信时，我们指的是利用各种通信技术在空间不同点之间传输信息或数据的过程。这涉及到我们使用卫星、航天器和地面设施来发射和接收信号，以服务于科学研究、军事国防、商业应用和个人通信等多种目的。
空间通信对于许多应用至关重要，包括遥感、天气预报、全球定位系统（GPS）、远程医疗以及广播电视广播。它让我们能够跨越巨大的距离进行通信，并为我们提供有关地球以外宇宙的有价值信息。
我们可以通过多种方式实现空间通信，包括无线电波、微波信号、激光束，甚至中微子。信息通常以二进制数据的形式编码，通过一端的发射机发送，并由另一端的接收机接收。
总的来说，空间通信已成为我们日常生活中不可或缺的一部分，并彻底改变了我们沟通和收集周围世界信息的方式。
空间通信这一术语指的是通过空间发送、接收和处理信息。空间通信主要有三种类型：
- 地波传播
- 天波传播
- 空间波传播
地波传播
当发射和接收天线都靠近地球表面时，可以存在这种传播模式。为了辐射高效率的信号，天线的尺寸应保持在 λ/4 的数量级。这里的 λ 代表波长。
地波传播只能在低频（约 500kHz 到 1500kHz）或长波长的无线电广播中维持。地波传播通常用于本地频段广播，通常被称为中波。地波或表面波传播的最大范围取决于无线电波的频率和发射机的功率。
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天波传播
向上传输的电波会被电离层反射回来，电离层是围绕地球形成的由电子和离子组成的电离层。电离层（包括中间层和部分平流层）从距地球表面约 65km 延伸到 400km。组成气体在其中被太阳辐射电离。
在整个电离层中，有几个层的电离密度要么达到最大值，要么保持大致恒定。这些区域按距地面的近似高度顺序指定为 D(65-75km)、E(100km) 和 F(130-400km)。白天，F 层分裂成称为 F1 和 F2 的独立层。在夜间，F1 层通常会消失。
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空间波传播:
这种模式也被称为视距通信。为了向远处的站点发送信号，要么必须建立中继传输站，要么通过将发射机定位在卫星中来增加其高度。如果 hT 是发射天线的高度，dT 是它到地平线的距离，那么 dT = √(2RhT)，其中 R 是地球半径。dT 被称为发射天线的无线电地平线。
位于地球上空高度分别为 hT 和 hR 的两个天线之间的最大视距距离 dM 由 dM = √(2RhT) + √(2RhR) 给出。
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#### 空间通信具有以下几个优势：
- 全球覆盖： 空间通信提供全球覆盖，允许人员和组织从世界任何地方进行通信和信息交换。这对于在全球范围内运营的组织特别有用，例如跨国公司和国际组织。
- 高速数据传输： 空间通信技术提供高速数据传输，允许快速发送和接收大量数据。对于需要实时数据的应用程序（例如天气预报和遥感）来说，这一点至关重要。
- 可靠性： 与地面通信系统相比，空间通信具有高可靠性，不易受飓风或地震等自然灾害造成的干扰。在紧急情况下，它为关键通信系统提供了可靠的备份。
- 多功能性： 空间通信可用于各种应用，包括科学研究、军事和国防、商业应用以及个人通信。
- 成本效益： 空间通