CN1359561A - 通用替换通信卫星 - Google Patents

Abstract

公开了一种设计用于在储存轨道上绕地球运转的实用的通用替换C波段/Ku波段通信卫星和使用该替换卫星替换失效卫星的方法。该通用替换卫星可以由外部控制系统(例如,地面站)所控制,它可由远程指令(例如来自地面站)重配置。该卫星被设计能在其设计寿命期内从它的储存位置到对地静止位置做几次快速移动,该对地静止位置为当替换卫星替换一颗已失效的卫星时需要它移动到的位置。快速移动的能力帮助减少了故障时间。当替换卫星替换某一失效卫星的临时任务完成后,替换卫星的通信载荷可以关掉,替换卫星可以移动回到它的储存位置等待下一次替换任务。各种设计特征使得替换卫星能够令人满意地模仿(也就是,仿效)现有的对地静止C波段和Ku波段卫星的大部分通性能力,同时,在技术上,经济上和其它方面都是切实可行的。该卫星也能够具有处理BSS信号的装置,使该卫星可充当FSS和BSS失效卫星的替换卫星。

Description

通用替换通信卫星

技术领域

本发明涉及通信卫星领域，特别涉及提供一种切实可行的卫星的技术问题，对大多数在轨的固定卫星业务通信卫星，也希望对于大多数将要安置在轨道上的这种卫星来说，该卫星可充当令人满意的替换卫星。

技术背景

通信(或电信)卫星已经应用了多年。上行链路信号从一个以上的地面站发出，被卫星上一个以上的上行链路天线接收，经过卫星内的电路处理(例如频移和放大)，再从卫星上的一个以上的下行链路天线发送回地面，被一个以上的地面站接收。卫星可以定位在环绕地球的不同轨道上。对于特定的通信卫星而言，一特别可取的轨道是赤道轨道(也就是大致位于地球赤道平面内)，其高度约为22300英里(大约36000公里)。在此高度的轨道上，卫星绕地球的运行周期与地球自转周期相同。因此，从地球上发射(上行链路)站和接收(下行链路)站看，卫星停留在天空中的固定点，因而卫星可被认为在同步赤道轨道上或说是对地静止的。因此，对地静止卫星位置可用其赤道经度来定义。例如，用于向美国大陆及其领土广播的卫星可能位于大约西经69°到大约西经139°之间。

使用对地静止的卫星的优点之一是，地球上的发射和接收站无需追踪在空中事先选定轨道位置的卫星以维持所需的上行链路和下行链路通信特征(卫星受到的信号的强度，地球上的下行链路信号的覆盖区域等)。换句话说，对地静止的卫星的天线可为固定的(静止的)，下行链路的覆盖区域也是固定的。

除了有固定的天线的典型特征外，典型地，对地静止卫星被设计用于根据上行链路频率方案，从地球上预先指定的一个以上的地理区域在预先选定的频率波段(上行链路波段)上接收特定的信号，将信号放大到要求的功率，依据下行链路规划在其它预先选定的频率波段(下行链路波段)上将信号重发射至地球上的预先选定的一个以上的地理区域。

不幸的是，众所周知，在卫星发射过程中，存在发生故障和完全失败的极大可能性，即使发射成功后，在将卫星布置到合乎需要的轨道位置时可能会有问题。卫星被成功定位且工作一段时间后，也可能发生失效。这种失效包括突发性的和逐渐性的，部分的或全部的失去通性能力。

考虑到在整个预期寿命周期内，在轨道上没有一颗完全正常工作的通信卫星运转而造成的严重经济损失，希望提供能够恢复失效卫星的通信功能的替换卫星(也就是备用卫星)。替换卫星可储存于轨道上或地面上，每一种储存方式都有它的优点和缺点。不论采用何种储存方式，出于费用，重量和其它方面的考虑，典型地，将替换卫星设计用于与它被设计用于备用的卫星相同的上行链路和下行链路频率规划，功率，覆盖区域和遥测指令系统频率等。

备用卫星的实际成本要耗费卫星通信信道提供者相当的费用(如，拥有卫星并出租它们的信道用于重发射的组织)。这一点千真万确，因为备用卫星也许从不需用到。因此，如果这些提供者能够避或至少显著地减少这些费用将是极其有利的。

人们已提出了各种各样的提供备用卫星的方法。参见，如美国专利3,995,801，5,120,007，和5,813,634。涉及或提及备用卫星、备用覆盖区域和/或代替正失效或已失效的卫星的其它文献包括US4,502,051，US 5,289,193，US 5,410,731和PCT WO 98/04017。涉及到通信卫星，包括卫星群的通信系统，通信卫星子系统及其部件以及操作通信卫星和系统的方法的其它文献包括：美国专利4,688,259；4,858,225；4,965,587；5,020,746；5,175,556；5,297,134；5,323,322；5,355,138；5,523,997；5,563,880；5,860,056；和5,890,679；EPO公开申请EP0915529Al；F.Rispoli，“可重配置的卫星天线：评述”(“Reconfigurable Satelite Antennas：A Review”)，《电子工程》(Electronic Engineering)，第61卷，第748期，第S22-S27页(1989年4月)；和《电子工程师手册》(Electronic Engineers’Handbook)，22-63章，“卫星通信系统”(“Satellite Communications Systems”)第22-61至22-62页(1975年)。

上述那些文献中的一些文献涉及了移动天线。参见，如EP 0 915529Al。那些中的一些文献涉及到可重配置卫星。参见，例如US4,688,259；US 4,858,225；US 4,965,587；US 5,175,556；US 5,289,193；US 5,355,138；PCT WO 98/04017；EP 0 915529Al；和F.Rispoli：“可重配置卫星天线：评述”(“Reconfigurable Satellite Antennas：AReview”)，《电子工程》(Electronic Engineering)，第61卷，第748期，第S22-S27页(1989年4月)。上述一些文献涉及到移动卫星，例如将卫星从一位置移动到另一位置或为了位置保持而移动卫星。参见，US5,020,746；US 5,813,634；和PCT W 0 98/04017。

技术人员已经考虑到为基本上所有的FSS(C波段/Ku波段)通信卫星设计完美的备用(或复制)卫星的替换卫星，但是迄今所知，也许由于这样的卫星是不切实可行的和/或这样的卫星费用太过昂贵，这样的替换卫星从未被制造过。问题在于提供这样的卫星把事情搞更复杂了，事实上，传统的C波段/Ku波段通信卫星涉及到各种不同的特征，例如，所使用的上行链路频率和下行链路频率，功率，覆盖区域版图。而且，以前已发射并置于轨道上的卫星被设计用于特别的轨道位置，这种卫星有相邻的卫星，相邻卫星具有已知的遥测指令系统频率和其它特征。

因此，长期存在且仍未解决的技术问题是，提供切实可行且令人满意的用于C波段/Ku波段通信卫星(FSS卫星)的备用卫星，换句话说，提供切实可行的C波段/Ku波段备用卫星来解决一长期存在且仍未解决的技术问题，这颗备用卫星能够完成在轨的C波段/Ku波段通信卫星的大部分的(更好地，达到一个很高的百分比)的功能，同时在技术上，经济上和其它方面都是切实可行的。

发明内容

我们现已开发了解决上述技术问题的发明。广而言之，一方面，本发明涉及到一种通用替换通信卫星，这种通信卫星被设计为在对地静止的轨道上绕地球运行，它被外部控制系统控制，能够重新配置，能够完成已有的对地静止的C波段/Ku波段通信卫星和它能替换的通信卫星的大部分的通信功能，该通用替换卫星被设计用于接收上行链路C波段和Ku波段信号并输出C波段/Ku波段下行链路信号，该通用替换卫星包括：

(a)Ku波段处理装置，用于(i)接收Ku波段上行链路信号，该信号位于三个250MHz上行链路波段的信道中，这三个波段为，13.75-14.00GHz，14.00-14.25GHz和14.25-14.50GHz，每一上行链路波段有多个上行链路Ku波段信道，(ii)放大信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)将任何已放大，降频的Ku波段信号作为6个250MHz波段的信道里的Ku波段下行链路信号输出，这6个250MHz波段位于10.95-11.20GHz，11.45-11.70GHz，11.70-12.20GHz，和12.25-12.75GHz下行链路Ku波段中，每一个下行链路波段有多个下行链路Ku波段信道；

(b)两个以上的Ku波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括Ku波段下行链路信号的下行链路波束，每一下行链路波束可单独地传送到地球上不同的地点；

(c)用于将Ku波段下行链路信号传送到两个以上的Ku波段下行链路天线中的任一个天线的装置；

(d)C波段处理装置，用于(i)接收位于两个上行链路波段信道中的C波段上行链路信号，这两个上行链路波段约在5.925到6.425GHz和6.425到6.725GHz之间，每一上行链路波段有多个上行链路C波段信道，(ii)放大信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)将任何已放大，降频的C波段信号作为3.70-4.20GHz和3.40-3.70GHz下行链路C波段的信道内的C波段下行链路信号输出，每一个下行链路C波段有多个下行链路C波段信道；

(e)两个以上的C波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括下行链路C波段信号的下行链路波束，每一下行链路波束可单独地传送到地球上不同的地点；

(f)用于将C波段下行链路信号传送到两个以上的C波段下行链路天线中的任一个天线的装置；

(g)推力分系统，被设计来允许在其设计寿命期中卫星做至少3次快速移动，每一次快速移动达到每天至少3度；

(h)电源分系统为卫星工作提供电源；

(i)遥测指令分系统，使卫星能够监测自身的状况和与外部控制系统通信，该分系统包括至少能以两种不同频率发送信号的遥测子系统和至少可以两种不同频率接收信号的指令子系统；

(j)姿态和轨道控制分系统，该系统用于帮助将卫星相对地球定向；

(k)温度控制分系统，该系统帮助维持卫星在一个合适的工作温度范围内；和

(l)重新配置卫星的装置，该装置包括(i)远程调整Ku波段处理装置，将至少2路、但少于每一上行链路Ku波段中的所有信号的包传送到每一下行链路Ku波段中的装置，(ii)用于远程调整来自至少一个Ku波段下行链路天线中的下行链路波束，以将下行链路波束传向地面上的不同位置的装置，(iii)用于远程调整来自至少一个C波段下行链路天线的下行链路波束，以将该波束传向地球上的不同位置的装置，(iv)用于远程改变来自至少一个下行链路天线的下行链路波束的覆盖区域的装置，(v)用于远程改变来自至少一个下行链路天线的极性的装置。

本发明的另一方面涉及一种通用替换通信卫星，这种通信卫星被设计为在对地静止轨道上绕地球运行，它可以被外部控制系统控制，能够重新配置，能够进行已有的对地静止的C波段和Ku波段通信卫星的大部分通信功能，也因此这种卫星能作为替换卫星。通用替换卫星设计为接收上行链路C波段和Ku波段信号并输出C波段/Ku波段下行链路信号，通用替换通信卫星包括：

(a)Ku波段处理装置，用于(i)在三个250MHz上行链路波段的信道中接收Ku波段上行链路信号，这三个波段为，13.75-14.00GHz，14.00-14.25GHz和14.25-14.50GHz，每一上行链路波段有多个上行链路波段信道，(ii)放大信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)输出任何已放大并降频的Ku波段信号作为6个250MHz波段信道里的Ku波段下行链路信号，这6个250MHz波段位于10.95-11.20GHz，11.45-11.70GHz，11.70-12.20GHz和12.25-12.75GHz下行链路Ku波段中，每一个下行链路波段有多个下行链路Ku波段信道；

(b)两个以上的Ku波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括Ku波段下行链路信号的下行链路波束，每一下行链路波束可单独地传送到地球上不同的地点；

(c)用于将Ku波段下行链路信号传送到两个以上的Ku波段下行链路天线中的任一个天线的装置；

(d)C波段处理装置，用于(i)在两个上行链路波段信道中接收上行链路信号，这两个上行链路波段约在5.925到6.425GHz和6.425到6.725GHz之间，每一上行链路波段有多个上行链路波段信道，(ii)放大信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)输出任何已放大并降频的C波段信号，作为3.70-4.20GHz和3.40-3.70GHz下行链路C波段信道内的C波段下行链路信号，每一个下行链路C波段有多个下行链路C波段信道；

(e)两个以上的C波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括C波段下行链路信号的下行链路波束，每一下行链路波束可单独地传送到地球上不同的地点；

(f)用于将C波段下行链路信号传送到两个以上的C波段下行链路天线中的任一个天线的装置；

(g)推力分系统，被设计来允许卫星在其设计寿命期中做至少3次快速移动；

(h)电源分系统，为卫星工作提供电源；

(i)遥测指令分系统，使卫星能够监测自身的状况和与外部控制系统通信；

(j)姿态和轨道控制分系统，该系统用于帮助将卫星相对地球定向；

(k)温度控制分系统，该系统帮助将卫星维持在一个合适的工作温度范围内；和

(l)重新配置卫星的装置。

另一方面，本发明涉及一种通用替换通信卫星，这种通信卫星被设计为在对地静止轨道上绕地球运行，它可以被外部控制系统控制，能够重新配置，能够进行已有的对地静止的C波段和Ku波段通信卫星的大部分通信功能，从而这种卫星才能作为替换卫星。该通用替换卫星设计用于接收上行链路C波段和Ku波段信号，并输出C波段和Ku波段下行链路信号，该通用替换通信卫星包括：

(a)Ku波段处理装置，用于(i)在三个上行链路波段的信道中接收ku波段上行链路信号，每一上行链路波段有多个上行链路Ku波段信道，(ii)放大信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)输出任何已放大并降频的Ku波段信号，作为至少4个Ku波段下行链路波段内任一波段的信道内的Ku波段下行链路信号，每一个下行链路波段有多个下行链路Ku波段信道；

(b)两个以上的Ku波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括Ku波段下行链路信号的下行链路波束，每一下行链路波束可单独地传送到地球上不同的地点；

(c)用于将Ku波段下行链路信号传送到两个以上的Ku波段下行链路天线中的任一个天线的装置；

(d)C波段处理装置，用于(i)在至少一个上行链路波段的信道中接收C波段上行链路信号，每一上行链路波段有多个上行链路C波段信道，(ii)放大信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)输出任何已放大并降频的C波段信号，作为至少一个下行链路C波段信道内的C波段下行链路信号，每一个下行链路波段有多个下行链路C波段信道；

(e)一个以上的C波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括下行链路C波段信号的下行链路波束，每一下行链路波束可单独地传送到地球上不同的地点；

(f)用于将C波段下行链路信号传送到一个以上的C波段下行链路天线中的任一个天线的装置；

(g)推力分系统，被设计来允许在卫星的设计寿命期中做至少两次快速移动；

(h)电源分系统，为卫星工作提供电源；

(i)遥测指令分系统，使卫星能够监测自身的状况和与外部控制系统通信，该分系统包括至少能以两种不同频率发送信号的遥测子系统和至少可以两种不同频率接收信号的指令子系统；

(j)姿态和轨道控制分系统，用于帮助将卫星相对地球定向；

(k)温度控制分系统，帮助将卫星维持在一个合适的工作温度范围内；和

(l)重新配置卫星的装置，该装置包括(i)用于远程调整Ku波段处理装置，将至少2路但少于每一上行链路Ku波段中的所有信号的包传送到任一下行链路Ku波段的装置，(ii)用于远程调整来自至少一个Ku波段下行链路天线中的一个的下行链路波束，以将该波束传向地面上不同位置的装置，(iii)用于远程调整来自至少一个以上的C波段下行链路天线中的一个天线的下行链路波束，以将该波束传向地球上的不同位置的装置，(iv)用于远程改变来自至少一个下行链路天线的下行链路波束的覆盖区域的装置，和(v)远程改变来自至少一个下行链路天线的极性的装置。

在一些优选实施例中，C波段处理装置能够输出已放大并降频的C波段信号，作为3.70-4.20Ghz或3.40-3.70GHz下行链路C波段的信道中的C波段下行链路信号；Ku波段处理装置能够将一个Ku波段下行链路中的部分而不是全部的信号传送到6个250MHz的下行链路ku波段的任何一个，也能够将这一Ku下行链路波段中的其它信号传送到这6个下行链路Ku波段中相同或不同的一个波段；用于远程调整Ku波段处理装置以引导信号装置，包括：远程调节ku波段处理装置以改变信号下变频的频率的装置；信号下变频装置包括，例如频率合成器或固定振荡器；卫星有至少两个上行链路C波段天线，至少有两个上行链路Ku波段天线，所有上行链路天线独自地指向地球上的不同位置；上行链路天线也可作为下行链路天线工作；卫星设计为：在设计寿命期的初期，Ku波段处理装置能处理至少32路上行链路Ku波段信道中的信号，且C波段处理装置能处理至少32路上行链路C波段信道中的信号；卫星设计为，在其设计寿命末期，Ku波段处理装置能处理至少24路上行链路Ku波段信道中的信号，且C波段处理装置能处理至少24路上行链路C波段信道中的信号；该卫星具有远程改变至少一个下行链路天线极性的装置，这些装置包括有将线性极性远程改变为圆形极性或相反方式改变，和/或将垂直极性远程改变为水平极性或相反方式改变，和/或将顺时针极性远程改变为逆时针极性或相反方式改变的装置；重配置卫星的装置包括用于远程调整Ku波段处理装置，将少于每个上行链路ku波段中所有信号的波束引入任一下行链路ku波段的装置，例如2路，3路，6路或其它路数的信号；该卫星具有远程改变下行链路波束的覆盖区域的装置，该下行链路波束来自至少一个Ku波段下行链路天线和至少一个C波段下行链路天线；来自至少下行链路天线中之一的下行链路波束可以独立地指向地球上不同的位置；该卫星设计为在其设计寿命期内能做至少3次快速移动，每次移动至少要达到每天5度；遥测指令分系统包括一个至少能以2种(优选的是4种)不同频率发送信号的遥测子系统和一个至少能以2种(优选的是4种)不同频率接收信号的指令子系统；一些(优选是所有的)Ku波段信道具有标准带宽，标称的标准带宽为36MHz(包括一些35MHz宽度的信道)；替换卫星还包括BSS波段处理装置，该装置包括进行以下操作的装置：(i)在17.3GHz到18.1GHz频率范围上接收BSS上行链路信号，(ii)放大BSS信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)输出已放大并降频的BSS波段信号，作为给下行链路ku波段信号提供的波段信道中的BSS下行链路信号。

另一方面，本发明涉及一种代替对地静止通信卫星处理C波段和Ku波段信号的方法，该方法包括：提供本发明的通用替换通信卫星，将替换卫星置于一适合的对地静止位置，重新配置替换卫星以使该卫星实现被替换卫星的通信功能。优选的，该方法还包括将替换卫星置于一储备轨道，典型地，此轨道的平面相对于对地静止位置的轨道平面倾斜，利用组合漂移和倾角操纵器将替换卫星从储存轨道移动到合适的对地静止位置。

对于本领域技术人员，本发明的其它特征和优点将是显而易见的。

发明的具体实施方式

本发明的替换卫星是一种切实可行的卫星(在技术上，经济上和其它方面)，该卫星能够仿效绝大多数已有的和将来的工作于固定卫星业务波段(FSS)的对地静止通信卫星的通信性能，这种备用卫星正如国际电信联盟(ITU)所定义(即是C波段/Ku波段通信卫星)。通常，本发明卫星的设计不是关键的，任何具有本发明所要求的特征和能够实现本发明的好处的设计都可使用。

本发明的卫星设计寿命应当至少为9年，合适地可达10年，更合适地至少11年，最合适地至少为12年，较好地至少为13年，更好地至少为14年，最好地至少为15年。正如下面所讨论的，以14年寿命期当作设计能够以至少每天5度(地球赤道经度)做4次快速移动的本发明的卫星的设计寿命目标是合适的。

本发明的卫星的重要特征包括它的可重配置性(例如，备用卫星具有可重配置的通信载荷，灵活的异频雷达发射机设计和灵活的遥测指令设计)；从地球上不同的位置拾取信号，将信号放大后将该信号重传送到地球上不同位置，同时修正一个以上的下行链路覆盖区域的能力；从储存位置迅速地移动到所需位置(例如，使备用卫星可恢复失效的或正失效的卫星的远程通信功能的位置)的能力。

概括地说，可认为通信卫星有7个分系统：结构系统，电源系统，温度控制系统，姿态轨道控制系统，推力系统，遥测指令系统和通信系统。

结构分系统包括卫星的构架，在它上面和它内部安装有卫星的其余部件。本发明的卫星结构系统的设计不是关键的，一旦本技术领域的熟练技术人员了解在此公开的发明的特征，他们将熟知结构系统的设计。概而言之，本发明的卫星结构分系统实质上与传统的C波段/Ku波段通信卫星的结构相同。大的电线要优先考虑，因此，可以使用例如象Lockheed Martin A2100，Loral FS1300，或Hughes HS60/HP或HS702的电线。对于特定的实施例，可以使用Loral FS1300。

电源分系统包括太阳能电池板，它产生电能且被置于卫星外部；储存电能(例如，太阳能电池板产生的且在产生时未被使用的电能)的电池，将电传送到需要电能的各种卫星部件的网络。当太阳能电池板不能提供所需的全部电力时，电将被从电池中取出使用。本发明卫星的电源分系统的设计并不是关键的，一旦本技术领域的熟练技术人员了解在此公开的发明的特征，他们将熟知电源分系统的设计。

概而言之，本发明的卫星的电源分系统能提供的功率至少达8千瓦，最好至少达10千瓦。在卫星设计寿命末期，电源分系统应能提供充足的电源容量以供至少24路C波段信道(转发器)和至少24路Ku波段的信道(转发器)工作。优选地，在卫星设计的初期，电源分系统提供充足的电源容量以供至少30路(较好地，至少32路，更适合地，至少36路)C波段的信道和至少30路(较好地，至少32路，更适合地，至少36路)Ku波段的信道。本发明的卫星中，合适的是，C波段信道每一信道具有大约35-40瓦的下行链路功率，Ku波段信道每一信道具有大约100-150瓦的下行链路功率。

温度控制分系统帮助维持卫星工作部件在合适的工作温度范围内以使卫星能够良好工作。因此，作为卫星工作付产品而产生的热量(如通信子系统工作产生的热量)将排出卫星之外。卫星的温度控制系统的设计并不是关键的，一旦本技术领域的熟练技术人员了解在此公开的发明的特征，他们将熟知温度控制系统的设计。本发明的卫星可使用一种热循环传输介质(基本类似于热泵)将热能从高温处转移到低温处。该卫星也可以使用热辐射表面。总体来说，本发明的卫星的温度控制分系统与传统卫星的温度控制分系统相似，其主要的区别如下文所述。

传统的C波段/Ku波段通信卫星中，通信子系统基本上工作于卫星的整个寿命期，于是一直产生大量的热量付产品，因此需要设计温度控制系统；然而，本发明的卫星中，通信子系统通常仅当它被作为以失效或正失效的卫星的备用卫星或备份卫星使用时才工作(从而产生热付产品)。因此，本发明的卫星提供了加热器，当卫星通信系统没有使用时工作，从而产生与通信子系统工作时产生的热量大致相同的热量时。这种设计的结果是，使温度控制系统的热负载保持大致恒定，从而简化了温度控制系统的设计。

姿态轨道控制分系统帮助将卫星指向地球从而相对地球适当定向。卫星的姿态轨道控制分系统的设计并不是关键的，一旦本技术领域的熟练技术人员了解在此公开的发明的特征，他们将熟知姿态轨道控制分系统的设计。概而言之，本发明的卫星的姿态轨道控制分系统基本上和任何一颗具有相同大小、重量、重量分布等的传统FSS卫星的姿态轨道控制分系统相同。

卫星推力分系统包括推进器和燃料供应。一般而言，各种力(例如，来自太阳和月亮的引力作用，大气阻力，地球的椭圆形状和太阳辐射)促使卫星从其位置移开。因此，卫星的推进器(发动机或马达)点火(通常以固定的间隔时间)进行位置保持以使卫星返回所期望的位置，也就是说，控制卫星的倾度、离心率和卫星的漂移。“倾角”为卫星实际轨道的平面(纬度的度数)相对于地球赤道平面(也就是北/南位置)的倾角。“离心率”为卫星轨道不圆率的度量，也就是说，是表示卫星和地球运动时它们之间的距离变化。“漂移”为卫星在西/东方向上的位置，例如，相对于地球的某一位置。

卫星的推力系统的设计并不是关键的，一旦本技术领域的熟练技术人员了解在此公开的的特征，他们将熟知推力系统的设计。能够以本发明的卫星作为替换卫星的对地静止的卫星典型地为三轴稳定卫星。这种卫星通常使用液体化学推进系统来实现位置保持，例如，用一组推进器来控制倾角，用第二组推进器来控制漂移和离心率。

概而言之，传统卫星不需要做“快速移动”，因为，通常有充足的时间允许卫星在东/西方向移动或北/南方向进行位置保持(例如，通常允许有30到60天来做东/西向移动)。然而，本发明的卫星和传统卫星的一个主要不同点在于本发明的卫星必须能够做快速移动。由于本发明的卫星必须移动(通常从它的储备轨道地点)到要求用它备用或替换已失效或正失效的卫星的赤道位置上，它必须尽可能快地移动到该位置上以使减少卫星通信损坏时间(也就是不能够提供要求的通性能力的时间)。

典型地，本发明的卫星在储备时(也就是卫星处于它绕地球的储备轨道中)，允许它在赤道平面内作南北向移动。正如本领域熟练的技术人员所知，如果将一颗卫星放置于对地静止赤道轨道上且没有位置保持，卫星将在赤道平面内缓慢地向南或北移动，最大达到赤道平面上方或下方的8度倾角，然后卫星向相反方向移动，直到卫星达到另一方向的大约最大的8度倾角。换句话说，如果卫星长时间储备而不进行位置保持，则本发明的卫星将在大约+8度到-8度倾角之间以几年的周期缓慢地振荡。

在目前可应用的规则下，例如，在联邦通信委员会(“FCC”)规则下，C波段/Ku波段对地静止卫星必须间距大约2经度(东经/西经)。对地静止卫星(位于大约22,300英里或36,000公里的高度)所位于的绕地球的赤道平面的圆周大约为160,000英里(大约257,000公里)。因此，2经度的间距等于大约800英里(大约1,300公里)。由于在每一颗能用本发明的替换卫星作为备用的C波段/Ku波段通信卫星的附近提供一颗本发明的替换卫星是不合算的，所以通常需要将本发明的替换卫星移动几千英里(或公里)，使替换卫星到达合适的位置以取代已失效或正失效的卫星。因此，需要的卫星能够做快速移动。

“快速移动”指至少大约每天2.5度(地球赤道经度)，合适的至少为每天3度，更合适的为至少每天4度，最合适的为至少每天5度，较好的为至少每天6度，更好的为至少每天7度，最好的为每天至少8度，甚至有时为至少每天10度。

本发明的卫星一般被设计为能够在其设计寿命中做至少两次快速移动，其移动速度合适的为至少每天3度(地球赤道经度)，通常能够以至少每天3度做至少3次快速移动，合适的能以至少每天4度做3次快速移动，更合适的能以至少每天5度做至少3次快速移动，最合适的能以至少每天6度做至少3次快速移动，较好的能以至少每天7度做3次快速移动，更好的能以至少每天8度做至少3次快速移动，有时能以至少每天10度做至少3次快速移动，最好的能以至少每天5度做至少4次快速移动。因此，本发明的替换卫星将比以它作为备用卫星的典型的传统通信卫星携带更多的燃料，因为它需要有能力比传统的卫星做快得多的移动。

正如上文所提出，将14年作为目标设计寿命期来设计能够以至少每天5度(地球赤道经度)速度快速移动至少4次的本发明的卫星。如果卫星在其设计寿命期内的移动(重新定位)相当于少于前面提及的次数(换句话说，少于以至少每天5度的4次快速移动的相当次数)，卫星的寿命将比14年的设计寿命长(假设没有别的因素限制)。因为本发明的卫星携带的燃料量成为限制卫星寿命的因素，在合适的时候采用各种技术来减少燃料的消耗，例如，采用一种“组合漂移倾角操作”(如下文描述)使卫星从其储存(或停留)位置移到适合替换(备用)已失效或正失效的卫星的位置，使用缓慢漂移来使卫星从替换(备用)位置回归到储存(或停留)地点(位置)。

任何能够使卫星做所要求的多次快速移动的推力系统都可采用，例如，流体(例如液体)或固体或等离子体推力系统，例如，基于氧化剂的推力系统(例如，使用诸如一甲基肼的肼燃料系统)。没有足够的能量或不适于用于卫星做所要求次数的快速移动的推力装置，例如，氙离子推力系统(“XIPS”)，可以用于进行北/南位置保持。

本发明的替换卫星当将它从储存地点移动到适合于备份或备用已失效或正失效的卫星的位置(“合适的位置”)时可做组合的漂移倾角操作，因此，减少了所需的燃料量，否则的话将需要这些燃料使卫星移动。采用“漂移倾角操作”意指这样一种操作，将卫星定向且同时点燃卫星推进器，以使卫星从储存地点到合适位置的移动过程中在一些地点同时发生东/西(漂移)和北/南(倾角)运动。(如果卫星正在第一个合适的位置被使用以替换第一颗已失效或正失效的卫星，然后移动到第二合适位置以替换第二个失效或正失效卫星，则第一个合适的位置将被当作储存地点，该替换卫星从该位置移动到第二个合适的位置。)

遥测指令分系统包括两个子系统，遥测子系统和指令子系统。遥测子系统监视卫星的健康并往外传送信息(例如，传送到地面控制站)，指令子系统从卫星外部(例如，从地面控制站)接受指令。卫星的遥测指令子系统的设计并不是关键的，一旦本技术领域的熟练技术人员了解在此公开的发明的特征，他们将熟知遥测指令子系统的设计。概而言之，本发明的卫星的子系统基本上和传统的C波段Ku波段通信卫星相同，下文所说的除外。

用本发明的卫星作备用的或用本发明的卫星替换的典型的传统C波段/Ku波段通信卫星如此设计，遥测子系统只用一个或两个频率来发送信号，指令子系统只用一个或两个频率来接受信号。本发明的卫星的一个特点是设计为至少有2种不同的频率(合适的至少3种，较好的至少4种，最好的至少5种频率)可供使用，且被遥测子系统用于发送，至少有2种不同的频率(合适的至少3种，较好的至少4种，最好的至少5种不同频率)可供使用，且被指令子系统用于接收。本发明的卫星中，普遍地，提供了4种不同的频率供遥测子系统使用，提供了4种不同频率供指令子系统使用。任何为本技术领域熟练的技术人员所了解的技术方案都可用于改变每一个子系统的频率，例如，频率合成器和固定频率发生器。

有如此之多的频率供每一子系统使用是很重要的，因为这允许用于一个指定的任何一个ITU区域的频率可从本发明的卫星提供的频率中选出，以避免发生干扰，例如，避免和靠近替换位置的正运转的卫星发生干扰。合适的是，一个以上的遥测指令天线的极性可以转换(例如，从线性极性转为圆性极性或圆性极性转为线性极性，和/或从垂直极性转为水平极性或水平极性转为垂直极性，和/或从顺时针极性转为逆时针极性或逆时针极性转为顺时针极性)。这进一步增强了本发明的卫星避免发生干扰的能力，例如，避免和相邻卫星发生干扰。同样合适的是，可以调整一个以上的遥测指令天线以改善发送和/或接受信号的质量。因此，例如，通过移动天线本身和/或使用诸如相阵列技术的装置来调整它的波束，将遥测天线的波束定好位以使波束到达地球的不同地点。同样地，可将指令子系统的接收天线定好位以使它指向地球的不同地点。

基于以下原因，优选地，使用全向(全向的)天线为主天线用于遥测指令子系统。通常，一旦位于其轨道并处于工作，传统C波段/Ku波段通信卫星将通过C波段或Ku波段本身接受和传输遥测指令信号，那些波段通常使用高增益天线；然而，本发明卫星能作为许多不同设计的卫星的备份卫星，而且那些不同设计的卫星可能位于整个对地静止的赤道平面内的许多不同的地点，用于本发明的替换卫星中的高增益天线可能无法和用于被替换卫星的地面遥测指令站联系上。因此，在本发明的替换卫星上，遥测指令子系统优先使用全向天线而不是高增益天线。

通信子系统根据上行链路频率规划从地球接收信号，将信号进行放大，根据下行链路规划将信号重发送。本发明的卫星的通信子系统的设计并不是关键的，一旦本技术领域的熟练技术人员了解在此公开的发明的特征，他们将熟知通信子系统的设计。

本发明卫星的通信子系统设计为处理C波段和Ku波段信号。C波段具有6GHz频宽的上行链路频率和4GHz频宽的下行链路频率。Ku波段具有14GHz频宽的上行链路频率和12GHz频宽的下行链路频率。

概而言之，通信子系统包括：(a)上行链路天线，它在预先选定的一个以上的波段上接收上行链路通信信号，每个波段有不止一个信道，(b)一个以上的滤波器，允许预先选定的波段中的信号通过，同时滤掉任何噪声或者预先选定波段之外的频率中的信号，(c)一个以上的放大器，增加所要求的信号的强度(例如，在信号经过一个以上的滤波器后，增强信号的强度)，(d)一个下变频器，将上行链路频率降到下行链路频率，(e)将上行链路信号(该信号被一个以上的C波段天线和一个以上的Ku波段天线接收)传到合适的一个以上的下行链路C波段天线和一个以上的Ku波段天线的装置，和(f)一个以上的C波段天线和一个以上的Ku波段天线。将信号传到合适的天线的的装置可包括下变频器(它本身可能包括交换器，固定频率发生器，频率合成器等，以使各种信号能被转换到所要求的频率且那些频率可以更改)，交换器，多路输入器(IMUXs)，多路输出器(outputMUXs)等。

ITU分配的原始C波段上行链路范围为5.925GHz到6.425GHz(500MHz的带宽)，相应的下行链路范围为3.7GHz到4.2GHz(也是500MHz的带宽)。ITU后来给出了第二个波段，也就是分配6.425到6.725GHz给上行链路(300MHz的带宽)，分配3.4GHz到3.7GHz给相应的下行链路(也是300MHz的带宽)。最近，又为C波段上行链路信号提供了第三个波段，也就是5.85GHZ到5.925GHz(75MHz的带宽)，但没有给下行链路分配附加的波段。到目前为止，这第三个75MHz下行链路C波段很少或没有被使用过。因此，C波段上行链路信号可位于所分配的三个上行链路波段中的任何一个，三个波段是连续的且覆盖5.85GHz到6.725GHz(总计875MHz带宽)，C波段下行链路信号可位于所分配的两个下行链路中的任何一个，这两个波段是连续的且覆盖3.4GHz到4.2GHz(总计800MHz带宽)。

原则上，由于ITU条款规定了能被地球上三个不同ITU区域的每一个C波段/Ku波段通信卫星使用的频率，典型地，处理C波段通信的卫星将只工作于上行链路的500MHz(位于875MHz内)和下行链路的500MHz(位于800MHz内)。因此，通用替换卫星必须至少能处理两个早期的从5.925GHz到6.725GHz的上行链路C波段的800MHz的带宽(最好可处理875MHz的整个上行链路范围内，包括5.85GHz到5.925GHz之间的75MHz带宽)，它也必须能够处理两个下行链路C波段的整个800MHz的带宽。

概而言之，在500MHz C波段内有24路信道，其中12路已有一种极性(如果使用线性极性则可为垂直极性或水平极性，如果使用圆性极性可为顺时针或逆时针极性)。例如假设使用线性极性，12路垂直极性的每一信道将为标称的36MHz宽度，在信道间有保护带，在500MHz范围内的顶部有一保护或缓冲区波段，在500MHz范围内的底部有一保护或缓冲区波段。这解释了人们用500MHz除以12计算后得出的每信道大约41.7MHz和所提供的标称的每信道36MHz之间的差别。对于1两个垂直极性的信道而言情况相同。正如本领域熟练的技术人员所理解的，两组12信道，每一信道都为标称的36MHz宽度，由于两组信道具有不同的极性，所以可以共存于同一500MHz带宽内。如果使用圆性极性，500MHz带宽的24信道可以用同样的分析方法。

对于传统的卫星，24路上行链路信道可全被地球上大体上相同地点的一个以上的天线发射，或者24路信道可能由位于几个不同地点中的每一个地点的一个以上的天线提供信号。因此，设计用于预定位置的传统卫星将被设计为捕获来自所有为它提供给信号的发射天线的24路信道，这就要求两个或更多的上行链路天线。由于传统的卫星被置于预先指定的位置，天线的几何尺寸在设计前是知道的(也就是，地球上的一个以上的发射天线和卫星的一个以上的接收天线之间的空间关系是已知的)，因此，在卫星上和相对卫星星体的每一个卫星上行链路天线的位置和方位可以预先确定并安装。

另一方面，为使本发明的替换卫星更大程度地仿效FSS卫星，它的一些(最好为所有)上行链路天线必须是可独立操纵的以使天线能很好地捕获地球上天线发射的信号，这些信号是传送给将被本发明的卫星替换的已失效或正失效的卫星。替换卫星将使用至少两个上行链路C波段天线，可能的话至少为3个天线，有时候至少为4个天线。至少有一个(最好为所有)的C波段上行链路C波段天线的极性可以更改以适应被替换的已失效或正失效的卫星的预先设定的上行链路频率规划。

相同的考虑应用于下行链路C波段和下行链路天线。因此，在传统的FSS卫星中C波段下行链路为500MHz宽度，有24路信道(每一信道为标称的36MHz宽度)，以2组垂直和水平信号极化或以2组顺时针和逆时针信号极化，下行链路信号将对准地球上的一个以上的地点的一个以上的接收天线。此外，由于在设计传统的FSS卫星前几何尺寸是知道的(也就是说，卫星上的每一个下行链路天线和地球上预期的接收区域或地球上的天线间的距离和方向)，下行链路天线将固定于这个卫星上的位置和方位。

本发明的替换卫星使用至少两个下行链路C波段天线，合适地至少3个，较好地为至少4个，有些情况下为5个天线。至少一个(合适地为两个，3个，4个或多个)的C波段下行链路天线的极性可以更改以适应将被替换的已失效或正失效的卫星的预定的下行链路规划。至少一些，最好大多数的天线有足够的增益和宽阔的覆盖范围。用于C波段下行链路天线的最小EIRP(有效全向辐射功率)最好是36dbw(瓦特参考点的分贝值)。

至少有一个(合适的为两个，3个，4个或更多)的C波段下行链路天线必须有可独立定向的波束以使它们能将足够强的信号发送给地球上正从将被本发明的卫星所替换的已失效或正失效的卫星接收信号的所有天线。可以用任何一种合适的方式引导从一天线发出的波束，例如，操纵天线本身，使用多波束天线，使用相阵列天线或使用其它任何类型的可重配置的天线(参见，例如US 4,965,587)。

C波段上行链路信号可能仅从几个天线(也许只是地球上的一个发射天线)发出，与之不同的是，可能必须将一个以上的下行链路信号传送到大片区域的多个天线，例如，发送到遍及整个美国大陆的所有电视光缆公司的接收天线，这些公司携带一些特别的信号以重新发布给它们的客户(例如，来自一全国发行的电影或体育节目的提供商的信号，该信号上传到卫星然后从卫星下传到遍及美国的光缆公司，每一个光缆公司重新发布信号给它自己的客户)。也可能是必须将特别的下行链路波束发送到一很受限制的地理区域。因此，至少一个(合适的为两个，3个，4个或更多)的C波段下行链路的覆盖区域能够更改将是合适的。可以使用任何合适的方式来改变天线的下行链路波束的覆盖区域，例如，通过操纵(移动或重定向)天线和/或通过天线波束的形状(例如，使用相阵列天线，可重配置的天线或其它任何合适的方法)。

整个上行链路Ku波段占用13.75GHz到14.5GHz，它被认为拥有3个上行链路波段，它的每一个波段为250MHz宽度且为连续的，换句话说，一个波段从13.75GHz到14.00GHz，第二个波段为14.00GHz到14.25GHz，第三个波段为14.25GHz到14.50GHz。相比之下，下行链路波段有几个，但只有一些是连续的。第一个标准的下行链路波段位于10.95GHz到11.20GHz(250MHz带宽)，第二个标准的下行链路波段位于11.45GHz到11.70GHz(250MHz带宽)，第三个标准的下行链路波段位于11.70GHz到12.20GHz(500MHz带宽)，第四个标准的下行链路波段位于12.20GHz到12.75GHz(550MHz带宽)。第四个标准的波段本身可认为包括两个标准的波段，一个从12.2到12.5GHz，为300MHz波段，另一个从12.5到12.75GHz，为250MHz波段，总计5个波段。

正如上文所述，本发明的卫星在技术上、经济上或其它方面都是切实可行的。通过仔细地确定与包括所有需用来完全仿效所有已有的和将来有的FSS卫星的特征相对的可行性的特征，可行性已得到实现。因此，尽管从12.20到12.25GHz的50MHz带宽是由ITU分配用于下行链路Ku波段信号的一部分频谱，在发明的一些优选实施例中，没有使用这个50MHz。因此，在那些实施例中，第四个波段是从12.25GHz到12.75GHz(500MHz波段)。在一些优选实施例中没有使用从12.20到12.25GHz的50MHz的带宽，从而简化了本发明的卫星的设计，因为在那些实施例中，使用的所有的上行链路和下行链路Ku波段频谱能方便地划分成250MHz的块(3个上行链路250MHz波段和6个250MHz下行链路波段)。在那些也利用从12.20到12.25GHz的50MHz带宽的实施例中则不在此列(因为所使用的从12.20到12.75GHz的第四波段是550MHz宽度)。

因此，从一个角度看，在那些没有使用12.20到12.25GHz的50MHz带宽的实施例中，名义上有4个下行链路Ku波段，其中两个波段各有250MHz的带宽，另两个波段各有500MHz的带宽(也就是10.95-11.20，11.45-11.70，11.7-12.2，12.25-12.75GHz)。从另一角度看，在那些优选实施例中，有6个下行链路Ku波段，每一个波段为250MHz带宽。不论有多少个Ku波段，总计有1550MHz(1.55GHz)非连续的带宽，该带宽由ITU为Ku波段下行链路信号分配，位于10.95GHz到12.75GHz的范围内；然而，在本发明的一些优选实施例中，只有1500MHz(1.5GHz)被使用。

可以理解，在权利要求书中，从12.25到12.75GHz的波段，被认为包括两个各为250MHz的波段，位于12.20到12.75GHz的波段中。因此，权利要求书中的“输出任何已放大、降频的Ku波段信号，作为6个250MHz波段中信道里的Ku波段下行链路信号，这6个250MHz波段位于10.95-11.20GHz，11.45-11.70GHz，11.70-12.20GHz和12.25-12.75GHz下行链路Ku波段，每一个下行链路Ku波段有多个下行链路Ku波段信道”，如果仅仅通过使用另外的12.20到12.25GHz之间的50Mhz，是不能避开这项权利要求的保护范围的。

原则上，由于ITU规则规定了能被C波段/Ku波段通信卫星使用的频率，该频率用于地球的三个不同的ITU区域，典型地，处理Ku波段通信的卫星将只在上行链路的500MHz(分配的750MHz)波段和下行链路的500MHz(分配的1550MHz)波段工作。因此，通用替换卫星必须能够处理上行链路Ku波段的所有750MHz带宽(本发明就是这样做)，也必须能够处理大多数，即使不是全部的已分配的下行链路Ku波段的1550MHz带宽(正如所述，在本发明的一些优选实施例中，可用的1550MHz带宽中只有1500MHz被使用)。

概而言之，在本发明的卫星中，典型地，对于两种极性(也就是垂直和水平，或顺时针和逆时针)总计有72路Ku波段下行链路信道，每一路Ku波段下行链路信道为标称的36MHz宽度(对每一种极性，用1500MHz除以36后约为41.7MHz，41.7和36间的差值是因为保护频带等的存在)。概而言之，在任何一颗传统的FSS卫星中使用的下行链路Ku波段不超过750MHz。因此，优选的是，本发明的卫星设计为在寿命期开始以36路信道(两种极性的总和)工作(寿命期末期的设计目标是24路信道)，尽管使用36路信道的哪一频率取决于被本发明的卫星替换的传统FSS卫星。

本发明的卫星的重要特征之一为该卫星能够在三个上行链路波段中的任一个上接收信号并将信号发送到四个标准下行链路Ku波段中的任一个(或将信号发送到五个下行链路Ku波段中的任一个，如果考虑有5个这样的信道)。优选的是，本发明的卫星能够在三个上行链路Ku波段上接收信号并将信号发送到6个250MHz带宽的下行链路Ku波段中的任一个。这一点帮助本发明的卫星仿效将被替换的已失效或正失效的C波段/Ku波段通信卫星的通信性能。

象C波段一样，本发明的卫星的Ku波段信道每一个都为标称的36MHz宽度，最好使用极化(线性极性或圆性极性)。因此，500MHz上行链路带宽总计有24路信道，其中12路信道为垂直极性，另12路信道为水平极性(或者12路信道为顺时针极性，另12路信道为逆时针极性)。先考虑12路垂直极性的信道，信道之间存在的保护带，位于500MHz范围顶部的保护或缓冲波段和位于500MHz范围底端的保护或缓冲波段说明了用500MHz除以12计算得出的大约每信道总计41.7MHz和标称的每信道36MHz之间的差别，标称的36MHz信道用于本发明的卫星中。对12路水平极性信道也是一样。正如本领域熟练技术人员所理解的，每一信道为标称的36MHz宽度的两组12路信道能够共存于同一500MHz带宽中，因为两组信道有不同的极性。对于500MHz波段的24路信道，如果采用圆极性，可用相同的分析方法。

Ku波段没有一个标准的信道宽度，27，36，43，54，72和108MHz的带宽都已被使用过或正被使用。因此，本发明卫星的另一个优选特征是对于大多数Ku波段(更优选的，所有的Ku波段)使用标准的带宽，更优选地，此带宽为标称的36MHz。对于两个不连续的下行链路Ku波段(也就是从10.95到11.2GHz和从11.45到11.70GHz)，优选的，信道为35MHz宽度，但是该宽度被认为是在“标称的36MHz宽度”和“一个标称的36MHz带宽”范围之内。对所有的上行链路和下行链路Ku波段使用标准的带宽(不论是标称的36MHz或其它一些值)使得，例如，处理其它带宽所需的滤波器和多路复用器可以省略，所以简化了设计且使本发明的卫星是切实可行的。

和C波段一样，对于传统的卫星，24路上行链路信道可能被一个以上的位于地球上大体上同一地点的天线全部使用发射，或者信道可能被位于几个不同地点中的每一个地点的一个以上的天线供给信号。因此，为预定位置设计的传统卫星被设计来捕获来自所有将要供给它信号的发射天线的24路Ku波段信道(假设使用优选的36MHz标称带宽)，这可能要求两个或更多上行链路天线。由于传统的卫星将位于预先指定的位置，在设计前几何关系是知道的(也就是说地球上一个或更多个发射天线和卫星上一个以上的接收天线的空间关系是知道的)，因此，在卫星上和指向卫星本体的每一个卫星上行链路天线的位置和方向可以事先确定和安装。

另一方面，为了使本发明的替换卫星能仿效FSS卫星的大部分功能，替换卫星的一些(优选地，为所有)的Ku波段上行链路天线必须能独立地操纵，以使它们能很好地捕获地球上发射天线发送的所有信号，这些信号正提供给本发明的替换卫星替换的已失效或正失效的卫星。替换卫星使用至少两个上行链路Ku波段天线，可能的话至少三个，有时候至少4个天线。至少一个(最好为全部)Ku波段上行链路天线的极性可以更改以适应正被替换的已失效或正失效的卫星的预定的上行链路频率方案。

在传统的FSS卫星中，Ku波段下行链路为250、300或500MHz宽度，其信道(最好每一信道为标称的36MHz宽度)要么以2组垂直和水平的方式极化要么以2组顺时针和逆时针方式极化，且下行链路信号将对准地球上一个以上的地点的一个以上的接收天线。此外，在设计传统的FSS卫星前几何关系是知道的(也就是说卫星上每一个下行链路Ku波段天线和地球上所要求的接收区域或天线的距离和方向是知道的)，下行链路天线将固定在卫星上的位置和方位。

本发明的替换卫星将使用至少两个下行链路Ku波段天线，合适地使用至少3个，较好地使用至少4个，有时候使用至少5个。至少一个(最好2、3、4或更多)Ku波段上行链路天线的极性可以更改以适应正被替换的已失效或正失效的卫星的预定的上行链路频率规划。至少有一些，最好是大多数的天线有足够的增益和宽阔的覆盖区域。优选地，Ku波段下行链路天线的最小EIRP(有效全向辐射功率)在覆盖区域的边缘为48dbw到50dbw(位置)。Ku波段上行链路天线应有不同的波束形状和增益水平，他们的设计为本领域熟练的技术人员所了解。

至少有一个(最好为两个，3个，4个或更多)的Ku波段下行链路天线必须有可独立传输的波束以使它们能将足够强的信号发送给地球上的所有天线，这些天线正从将被本发明的卫星所替换的已失效或正失效的卫星接收信号。正如C波段下行链路天线一样，可以使用任何合适的方式来导向从一个Ku波段天线发射出的波束，例如，使用本身可操纵的天线，使用多波束天线，使用相阵列天线或使用其它任何可重配置的天线(例如参见，US 4,965,587)。

上行链路Ku波段信号可能仅来自几个天线(也许只是一个地球上的发射天线)，与该信号相比，一个以上的下行链路信号可能要发送到一大片区域中的多个天线，例如，发送到遍及整个美国大陆的所有电视光缆公司的接收天线，这些公司携带特别的信号以重新分送给它的客户。也可能需要把特定的下行链路波束发送到一很特别的地理区域。因此，最好至少一个(合适的为两个，3个，4个或更多)的Ku波段下行链路的覆盖区域是能够更改的。可以使用任何合适的方法来改变天线的下行链路波束的覆盖区域，例如，通过操纵(移动或重定向)天线和/或通过改变天线波束形状(例如，使用相阵列天线，可重配置的天线或其它任何合适的方法)。

例如，对于本发明卫星的一个可能的实施例，对于Ku波段，可能使用一个有很宽的覆盖区域的天线来为美国大陆，加拿大的下半部的部分地区和墨西哥的上部分地区提供至少48dbw的覆盖能力，还使用一个定点天线来为夏威夷提供至少42dbw的覆盖能力。关于本发明这个实施例的其它用途，被替换的卫星有五个Ku波段覆盖区域，一个以42dbw集中在印度，一个以42dbw集中在中国，一个以50dbw集中在南非，一个以42dbw集中在中东，一个以42dbw覆盖土耳其，北非和欧洲南部，但是替换卫星使用4个覆盖区域，一个以50dbw覆盖南非和其国家北部，一个以48dbw覆盖大半个印度和中国，一个以48dbw覆盖澳大利亚北部和位于澳大利亚和中国间的区域，一个以48dbw覆盖中东、土耳其、非洲北部和欧洲南部。本发明卫星的覆盖版图和功率水平与那些被替换的卫星是不一样的，但是非常接近，可以认为很好地模仿或仿效被替换卫星的通性能力。

对于C波段和Ku波段，本发明的另一个合乎要求的特征是，一些，最好是所有的替换卫星上的上行链路和下行链路天线在北/南和东/西方向都是可操纵的(或可移动的)，从正常状态至少移动2度，合适地至少3度，更合适地至少4度，最合适地至少5度，较好地至少6度，更好地至少7度，在有些情况下从正常状态移动至少8度。在传统的FSS卫星中，相对正常位置，天线能移动的幅度很少超过南/北或东/西方向1度。本发明卫星的可操纵性有助于实现替换卫星的实用性，同时使替换卫星保持足够的灵活性以满足任何一颗FSS卫星的频率规划。下行链路天线的可操纵性可认为是用于导向从下行链路天线发射的波束(例如，相阵列或波束形成技术)的手段的附加。

正如我们所知，对于传统的FSS卫星，卫星接收的特定C波段或Ku波段信道上的信号可能必须和其它上行链路C波段或Ku波段信号一起重发射到特别的地理区域。因此，例如，第一个Ku波段上行链路信号可能必须导入服务于一地理区域的卫星的Ku波段下行链路天线，而第二个Ku波段上行链路信号可能必须导入到相同的下行链路天线。也有这样的情况，两个上行链路Ku波段信号位于具有上行链路频率的信道内，而它们要求不同的下变换“数量”以使能位于相同的天线。还有这样的情况，一波段中各种上行链路信号，甚至可能是地面上同一天线发射的信号，必须导入到两个或多个不同的下行链路天线。因此，传统的FSS卫星设计时需要知道上行链路频率规划(例如，发送上行链路信号的地球上每一天线的位置，每一信号有什么样的频率)和下行链路频率规划(例如，每一信号需要何种频率，该信号要发往何处)。这些使得相对容易地设计下变频器，输入多路复用器，输出多路复用器等。

本领域熟练的技术人员可以理解，各种现有的和已计划的FSS卫星有不同的上行链路和下行链路频率方案和很多不同的将各种上行链路信号重定向到合适的下行链路天线的方案。本发明的一个重要特征是能适应很宽范围的各种上行链路和下行链路规划，这些规划可在大多数(优选地绝大多数)现存的和已计划的FSS卫星中找到。

一颗完善的克隆替换卫星应包括所有的交换器、下变频装置、输入多路复用器、输出多路复用器等，需要这些来使替换卫星能完善地仿效在所有的FSS卫星的所有上行链路和下行链路频率规划。为达到完善的仿效，在克隆卫星中每一路上行链路信号将必须能够发送到任何一路下行链路信道，同时对正被发送的其它上行链路信号没有任何方面的影响；然而，这样一来使得设计变得不实用(例如，过于复杂)，费用过高。

相比之下，本发明的卫星在技术上、经济上和其它方面都是切实可行的。正如前面所述，通过仔细地确定与包括所有需用来完全仿效的特征相对的需用于可行性的特征，其可行性已得到证实。因此，例如，卫星不是能够个别地和独立地将每一路上行链路信号变换到位于任一波段中的任一下行链路信道，而是至少一些，合适地为大多数，较好地是所有上行链路信号能成包地交换。那些包中每一包包括至少2路信号，合适地至少3路，更合适地至少4路，最合适地至少6路，较好地至少7路，更好地至少8路，最好地至少9路。在一些优选实施例中，一个包包括12路信号。显然，包中信号越多，处理装置(因此，也就是卫星)仿效FSS卫星的灵活性越少。因此，在一些优选实施例中，将3或6路信号打成一包。尽管不是一波段中的所有信号都需要打包或需要位于同样大小的包中，最好是将一波段中的所有信号打包且这些包具有相同的大小。因此，例如对于Ku波段，在卫星寿命期初期可能使用36路信道，在卫星寿命末期能够使用至少24路信道，最好，将所有信号打包，每一包可包括3或6路信号。正如本领域熟练的技术人员将理解的，每包中的信号数量越少，处理装置的粗糙度越小。

可以使用任何具有这个功能或能实现本发明好处的装置将上行链路信号的频率下变频(向下频移)到合适的被使用下行链路信道的频率。这一设计并非关键的，一旦本领域熟练的技术人员理解在此公布的发明，他们将熟知它的设计。因此，需要实现信号下变频的灵活性的装置。这些装置包括频率合成器和振荡器(例如，固定频率振荡器)和交换设备。进一步的交换将已降频的信号导入到各种输入多路复用器，在那里2路或多路(例如，最好是3路或6路)被选择且被发送到放大器以提高他们的功率。然后，放大器的输出被送到输出多路复用器，在那里将单独的信号进行组合以将它发送到天线。正如本领域熟练技术人员所理解的，用于这些不同任务的具体的通路，设备和装置并不是关键的，可使用完成需要的功能或实现本发明的好处的任何装置。那些装置的设计并不是关键的，一但本领域熟练的技术人员理解在此公布的发明，他们将熟知它的设计。

正如本领域熟练的技术人员所理解的一样，将一特定的上行链路信号导入到一特定的下行链路天线通常涉及确定该信号的下行链路频率，然后使用替换卫星中提供的下变频装置将其变换成这个频率，该装置可能是，例如一频率合成器或固定频率振荡器，还有交换设备。第一路信号的频率改变(上行链路频率减去下行链路频率)为一确定的Hz数目。将另一路上行链路信号导入到相同的下行链路天线将涉及不同Hz数目的频率改变。使用替换卫星中的交换设备和输入和输出多路复用器，上述两路上行链路信号能得到处理，使他们可发送到相同的下行链路天线。换句话说，结果是那些信号将被一起打成包。

本发明的另一个重要特征是卫星能够远程进行重配置，也就是能将信号从地面指令站发送到卫星上，不仅使卫星从当前地点(该地点可以是位于储存轨道)移动，而且对卫星重配置来远程调整Ku波段下行链路波段处理装置，以将至少有2路信号但少于所有的位于每一上行链路波段中的信号导入到下行链路Ku波段中的任一个波段，和/或远程调整来自至少一个Ku波段下行链路天线的下行链路波束，以将该波束传送到地球上的不同地点，和/或远程调整来自至少一个C波段下行链路天线的下行链路波束，以将该波束传送到地球上的不同地点，和/或远程改变来自至少一个Ku波段下行链路天线的下行链路波束的覆盖区域。能达到此重配置的装置，与所要求的附加改变一样(例如移动一个以上的上行链路天线)，可以是任何一种能完成上述功能且能获得本发明的好处的的装置。那些装置的设计并不是关键的，一但本领域熟练的技术人员理解在此公布的发明，他们将熟知它的设计。

本发明的卫星可使用本领域熟练的技术人员所掌握的技术和手段将它发射且定位于储存轨道。因此，例如可使用诸如天顶号(SeaLaunch)，阿里亚娜号和质子号运载火箭。第一次放置于轨道的本发明的卫星典型地重达4000到5000公斤，更可能的重达4300到4900公斤。

典型地，初始储存轨道位于相对于赤道平面倾斜的一平面内。如上面所讨论的，本发明卫星的储存平面将在相对于赤道大约+8度到大约-8度之间来回摆动，除非有目的地移动卫星。因此，即使替换卫星开始时放置于相对于赤道倾斜的平面内用于储存，到替换卫星从储存轨道移动到工作位置时，储存轨道也许位于不同于它初始时被放置的位置。

最好使用由至少2颗(最好至少5颗)本发明替换卫星组成的星群。通常，他们储存于东/西方向的不同位置，尽管也许没有将他们均匀地分布在东/西方向。将替换卫星储存在靠近它要替换的传统卫星通常可以减少由于传统卫星失效出现的无效通信时间长度(因为替换卫星从储存位置移动到将要被替换的卫星的工作位置的距离短)。

本发明的卫星可以发射并放置于一轨道(储存)位置，该位置不需要单独的ITU许可。卫星的轨道允许相对于赤道平面上下移动(也就是，成为倾斜的)。当能以本发明的备份卫星作为备份的传统卫星失效到不可接受的程度后(它可以是部分失效，也可以是完全失效)，将适当的指令从替换卫星外部(例如，从地面控制站)发送到替换卫星的指令子系统。结果是，替换卫星从其储存位置移动到它将要工作以替代正失效或已失效的卫星的位置。在恰当的时候，一个以上的外部指令信号使卫星进行一定程度的重配置，使其适配正被仿效的卫星的上行链路和下行链路频率规划，正确地将所有的上行链路和下行链路天线定向，改变下行链路覆盖区域，改变遥测指令频率(如果需要)，使得替换卫星不会干扰邻近的正工作的卫星的功能。

替换卫星的重配置可包括调整Ku波段处理装置使得它可以将至少2路但少于位于每一路上行链路Ku波段中的所有信号导入到任何一个下行链路Ku天线，调整来自于至少一个Ku波段下行链路天线的下行链路波束，从而将波束指向地球上合适的地点，调整来自于至少一个C波段下行链路天线的下行链路波束，从而将波束指向地球上合适的地点，改变来自于至少一个下行链路天线的下行链路波束的覆盖区域，改变至少一个下行链路天线的极性。也可能进行在此描述的其它改变以使卫星能仿效迄今为止的被替换卫星的所有可能的通性能力。

本发明的替换卫星将停留在其移动到的工作位置，直到例如失效的卫星被更换。然后，本发明的卫星将被移动回储存位置或可能被移动到一个新的工作位置且被重配置以替代另一颗已失效或正失效的卫星。

优选地，在C波段中和Ku波段中，所有的转发机(每一个用于上行链路信道的转发机都能认为在初始滤波器和下变频器后包括放大器)能够在上述两个波段中切换到任何一个下行链路天线，下行链路天线的极性可以更改。上述两点使得替换卫星能够根据先前建立的被替换的已失效或正失效的卫星下行链路频率规划发送下行链路信号。最好是所有的信号被打成包(包中至少有2路信号)，这帮助实现本发明的卫星在保持足够的灵活性来满足任何FSS卫星的频率规划的同时又切实可行。使用有足够功率的放大器和使用可重配置的下行链路天线进一步使得替换卫星更可行。正如上文解释的，在一些优选实施例中，在Ku波段中12.20到12.25GHz间的50MHz波段没有被使用。这简化了卫星的设计，因为上行链路和下行链路Ku波段都可以标称的250MHz带宽处理，这进一步使得本发明的卫星切实可行。对Ku波段使用标准的带宽简化了设计也帮助本发明的卫星变得切实可行。

在一些优选实施例中，替换卫星有一个遥测子系统，它可以在4种不同的频率上发射，还有一指令子系统，该子系统能在4种不同频率上接收信号，每一个子系统都有不同的频率和可切换的极性。这使替换卫星能被储存且用于很多不同的位置，对三个ITU区域中的任何一个都没有干扰，这进一步使本发明的卫星切实可行。

本领域熟练的技术人员可以理解，本发明的卫星在技术上，经济上和其它方面都是切实可行的，同时，为已有的和已计划的大多数(通常至少75％，合适地至少85％，较好地至少90％，最好地至少95％)FSS卫星提供有效的备份覆盖区域(也就是，作为一种透明替换)。如权利要求书中使用的，“仿效已有的对地静止的C波段和Ku波段通信卫星的大部分通信性能”指的就是这一能力。正如将被本领域熟练的技术人员所理解的，仿效通信性能不是说本发明的替换卫星总能被配置来完美地模仿一颗已失效或正失效的卫星的通信性能。因此，正如上面所讨论的，在覆盖区域版图上可能会有一些差异，可能需要对信号进行一些重新分配，将信号分配到不同的信道中。

本领域熟练的技术人员可以理解到，在为已有的和已计划的大多数FSS卫星提供有效的备份覆盖区域的同时，本发明的卫星在技术上，经济上和其它方面都是切实可行的，这可以通过卫星的独特设计而实现，该卫星的特征在于，它是一个各种技术的合成，包括灵活的频率，对Ku波段优先使用标准带宽，可独立操纵的上行链路天线，可独立定向的下行链路波束，可独立变化的覆盖区域能修整的下行链路波束，足够功率的放大器，灵活的遥测指令子系统设计，以及能在卫星的设计寿命中做足够次数快速移动的能力。

本发明的通用替换卫星也包括用于处理BSS(广播卫星业务)通信的装置。

对所有三个ITU领域，BSS上行链路频率波段为17.3GHz到18.1GHz。对于ITU领域I，下行链路BSS波段为11.7到12.5GHz，对于ITU领域II，下行链路BSS波段为12.2到12.7GHz，对于ITU领域III，下行链路BSS波段为11.7到12.2GHz。因此，用于地球的下行链路Ku波段在11.7GHz到12.7GHz的范围内。在此优选使用的下行链路Ku波段(如果认为是4个下行链路波段)的范围是10.95-11.20GHZ，11.45-11.70GHz，11.7-12.2GHz和12.25-12.75GHz。(正如上面所解释的，12.2和12.25GHz之间的50MHz被ITU分配用于Ku波段下行链路信号，但在此最好不使用。)因此，下行链路BSS波段在下行链路Ku波段范围内(先前忽略的从12.2到12.25GHz的50MHz除外)。因此，不需要太多的附加设备，本发明的卫星也包括这些装置：用于接收BSS信号的装置，将信号下变频到相一Ku波段的装置，该装置已存在用于处理Ku波段下行链路信号，将已放大和下变频的BSS信号放大发回地球的装置。因此，在一个实施例中，本发明的通用替换卫星能够当作一颗备用卫星来处理BSS信号和FSS信号，尽管每次它只能用作一颗FSS或BSS卫星的替换卫星。处理BSS信号所需的附加装置的设计是本领域熟练的技术人员所公知的。

Claims (24)

1.一种通用替换通信卫星，设计用于在对地静止轨道上绕地球运转，它可被外部控制系统控制，并且是可重配置的，它能够仿效现有的对地静止的C波段和Ku波段通信卫星的大部分通信性能，因此可以作为现有对地静止卫星的替换卫星，该通用替换卫星被设计来接收上行链路C波段信号和Ku波段信号，并输出C波段和Ku波段下行链路信号，该通用替换通信卫星包括：

(a)Ku波段处理装置，用于：(i)接收位于三个上行链路波段的信道中的Ku波段上行链路信号，每一上行链路波段有多个上行链路Ku波段信道，(ii)放大信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)输出任何已放大并降频的Ku波段信号，作为至少4个下行链路Ku波段中任一个的信道中的Ku波段下行链路信号，每一个下行链路ku波段具有多个下行链路Ku波段信道；

(b)两个以上的Ku波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括Ku波段下行链路信号的下行链路波束，每一下行链路波束可单独地指向到地球上不同的地点；

(c)用于将Ku波段下行链路信号导入到所述两个以上的Ku波段下行链路天线中的任一个天线的装置；

(d)C波段处理装置，用于：(i)接收位于至少一个上行链路波段的信道中的C波段上行链路信号，每一上行链路波段具有多个上行链路C波段信道，(ii)放大信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)输出任何已放大并降频的C波段信号，作为至少一个下行链路C波段的信道中的C波段下行链路信号，每一个下行链路波段有许多下行链路C波段信道；

(e)一个以上的C波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括下行链路C波段信号的下行链路波束，每一下行链路波束可单独地指向地球上不同的地点；

(f)用于将C波段下行链路信号导入到所述一个以上的C波段下行链路天线中的任一个的装置；

(g)推力分系统，使卫星在其设计寿命期中能够做至少两次快速移动；

(h)电源分系统，为卫星工作提供电源；

(i)遥测指令分系统，使卫星能够监测自身的状况和与外部控制系统通信；

(j)姿态和轨道控制分系统，该系统用于帮助将卫星相对地球定位；

(k)温度控制分系统，该系统帮助将卫星保持在合适的工作温度范围内；以及

(l)重配置卫星的装置。

2.根据权利要求1所述的通用替换卫星，其特征在于，其中的Ku波段处理装置用于：(a)接收位于三个250MHz上行链路波段的信道中的Ku波段上行链路信号，这三个250MHz上行链路波段为13.75-14.0GHz，14.00-14.25GHz和14.25-14.50GHz，每一上行链路波段具有多个上行链路Ku波段信道，(b)放大信号，(c)对它们的频率进行下变频，和(d)输出任何已放大并降频的Ku波段信号，作为6个位于10.95-11.20GHz，11.45-11.70GHz，11.70-12.20GHz和12.25-12.75GHz下行链路Ku波段的任一个250MHz波段中的信道中的Ku波段下行链路信号，每一个下行链路ku波段具有多个下行链路Ku波段信道。

3.根据权利要求2所述的通用替换卫星，其特征在于，重配置卫星的装置包括：远程调整Ku波段处理装置以将一些但不是在一个Ku上行链路波段中的所有信号导入到6个下行链路ku波段中的任一个，并将这个Ku上行链路波段中的其它信号导入到6个下行链路ku波段中相同的或不同的波段的装置。

4.根据权利要求3所述的通用替换卫星，其特征在于，远程调整Ku波段处理装置以引导信号的装置包括远程调整Ku波段处理装置，以改变要将信号下变频至的频率的装置。

5.根据前述的任何一项权利要求所述的通用替换卫星，其特征在于，所述C波段处理装置用于：(a)接收两个上行链路波段中信道内的C波段上行链路信号，这两个上行链路波段位于5.925到6.425GHz和6.425到6.725GHz，每一个上行链路波段有多个上行链路C波段信道，(b)放大信号，(c)对它们的频率进行下变频，和(d)输出那些已放大并降频的C波段信号，作为位于3.70-4.20GHz和3.40-3.70GHz下行链路C波段信道内的C波段下行链路信号，每一个下行链路C波段有多个下行链路C波段信道。

6.根据前述的任何一项权利要求所述的通用替换卫星，其特征在于，(a)有两个以上的C波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括有下行链路C波段信号的下行链路波束，每一个下行链路波束可独立地指向地球上的不同地点，和(b)有将C波段下行链路信号引入到两个以上的C波段下行链路天线中任一个天线的装置。

7.根据前述的任何一项权利要求所述的通用替换卫星，其特征在于，所述推力分系统被设计为使卫星能够在其设计寿命中做至少3次快速移动，每一次快速移动以至少每天3度移动。

8.根据前述的任何一项权利要求所述的通用替换卫星，其特征在于，遥测指令分系统包括至少能在两种不同频率上发送信号的遥测子系统和至少可以在两种不同频率上接收信号的指令子系统。

9.根据前述的任何一项权利要求所述的通用替换卫星，其特征在于，用于重配置卫星的装置包括：(a)用于远程调整Ku波段处理装置，以将具有至少2路但少于每一个上行链路Ku波段中的所有信号的包导入到任一个下行链路Ku波段的装置，(b)用于远程调整来自至少一个Ku波段下行链路天线的下行链路波束以将波束指向地球上不同的地点的装置，(c)用于远程调整来自至少一个以上的C波段下行链路天线中的一个天线的下行链路波束以将波束指向地球上不同地点的装置，(d)用于远程改变来自至少一个下行链路天线的下行链路波束的覆盖区域的装置，和(e)用于远程改变至少一个下行链路天线的极性的装置。

10.根据权利要求1，2和5-9中的任一项所述的替换卫星，其特征在于，用于重配置卫星的装置包括如下装置：该装置用于远程调整Ku波段处理装置以将一个Ku上行链路波段中的一些而不是全部信号导入到至少4个下行链路Ku波段中任一个波段，并将这一个Ku上行链路波段中的其它信号导入到至少4个下行链路Ku波段中的相同或不同波段。

11.根据权利要求10所述的替换卫星，其特征在于，用于远程调整Ku波段处理装置，以引导信号的装置包括：远程调整Ku波段处理装置以改变信号要降频到的频率的装置。

12.根据前述的任何一项权利要求所述的替换卫星，还包括一个以上的上行链路C波段天线和一个以上的上行链路Ku波段天线，所有的上行链路天线可被独立地操作指向地球的不同地点。

13.根据前述的任何一项权利要求所述的替换卫星，其特征在于，上行链路天线也作为下行链路天线工作。

14.根据前述的任何一项权利要求所述的替换卫星，其特征在于，它被设计使得在卫星设计寿命的末期，至少24路上行链路Ku波段信道的信号能够被Ku波段处理装置处理，至少24路上行链路C波段信道的信号能被C波段处理装置处理。

15.根据前述的任何一项权利要求所述的替换卫星，还包括用于远程改变来自至少一个Ku波段下行链路天线的下行链路波束的覆盖区域的装置。

16.根据前述的任何一项权利要求所述的替换卫星，其特征在于，推力系统被设计为使卫星在其设计寿命期内能做至少3次快速移动，每次以至少每天5度移动。

17.根据前述的任何一项权利要求所述的替换卫星，其特征在于，卫星被这样设计以使在卫星设计寿命的初期，至少32路上行链路Ku波段信道的信号能被Ku波段处理装置处理，至少32路上行链路C波段信道的信号能被C波段处理装置处理。

18、根据前述的任何一项权利要求所述的替换卫星，其特征在于，所有Ku波段信道具有标准的带宽。

19.根据权利要求18所述的替换卫星，其中标称带宽为标称的36MHz。

20.根据前述的任何一项权利要求所述的替换卫星，还包括BSS波段处理装置，该装置包括一种装置，用于：(a)接收位于从17.3GHz到18.1GHz频率范围内的BSS上行链路信号，(b)放大BSS信号，(c)对它们的频率进行下变频，和(d)输出那些已放大并降频的BSS波段信号，作为提供给下行链路Ku波段信号的波段的信道中的BSS下行链路信号。

21.一种设计为在对地静止的轨道上绕地球运行的通用替换通信卫星，其可以由外部控制系统控制，能够重新配置，能够仿效已有的对地静止的C波段和Ku波段通信卫星的大部分通信性能，也因此此卫星可作为被替换卫星的替换，该通用替换卫星被设计用于接收上行链路C波段和Ku波段信号并输出C波段和Ku波段下行链路信号，该通用替换卫星包括：

(a)Ku波段处理装置，用于(i)接收Ku波段上行链路信号，该信号位于三个250MHz上行链路波段的信道中，这三个波段为，13.75-14.00GHz，14.00-14.25GHz和14.25-14.50GHz，每一上行链路波段有多个上行链路Ku波段信道，(ii)放大信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)输出任何已放大并降频的Ku波段信号，作为6个250MHz波段的信道里的Ku波段下行链路信号，这6个250MHz波段位于10.95-11.20GHz，11.45-11.70GHz，11.70-12.20GHz，和12.25-12.75GHz下行链路Ku波段中，每一个下行链路ku波段有多个下行链路Ku波段信道；

(b)两个以上的Ku波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括Ku波段下行链路信号的下行链路波束，每一下行链路波束可单独地指向地球上不同的地点；

(c)用于将Ku波段下行链路信号引入到两个以上的Ku波段下行链路天线中的任一个天线的装置；

(d)C波段处理装置，用于(i)接收位于两个上行链路波段信道中的C波段上行链路信号，这两个上行链路波段为5.925到6.425GHz和6.425到6.725GHz，每一上行链路波段有多个上行链路波段信道，(ii)放大信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)输出任何已放大并降频的C波段信号，作为3.70-4.20GHz和3.40-3.70GHz下行链路C波段信道内的C波段下行链路信号，每一个下行链路C波段具有多个下行链路C波段信道；

(e)两个以上的C波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括下行链路C波段信号的下行链路波束，每一下行链路波束可单独地指向地球上不同的地点；

(f)用于将C波段下行链路信号引入到两个以上的C波段下行链路天线中的任一个天线的装置；

(g)推力分系统，设计使得在卫星的设计寿命期中卫星能够做至少3次快速移动，每一次快速移动达到每天至少3度；

(h)电源分系统为卫星工作提供电源；

(i)遥测指令分系统，使卫星能够监测自身的状况和与外部控制系统通信，该分系统包括至少能在两个不同频率上发送信号的遥测子系统和至少可以在两个不同频率上接收信号的指令子系统；

(j)姿态和轨道控制分系统，该分系统用于帮助将卫星相对地球定向；

(k)温度控制分系统，该分系统帮助维持卫星在一个合适的工作温度范围内；和

(l)重新配置卫星的装置，该装置包括(i)远程调整Ku波段处理装置的装置，将至少2路但少于每一上行链路Ku波段中的所有信号的包引入到任一下行链路Ku波段中，(ii)用于远程调整来自至少一个Ku波段下行链路天线的下行链路波束，以将该波束指向地面上的不同位置的装置，(iii)用于远程调整来自至少一个C波段下行链路天线的下行链路波束，以将该波束指向地球上的不同位置的装置，(iv)用于远程改变来自至少一个下行链路天线的下行链路波束的覆盖区域的装置，(v)用于远程改变至少一个下行链路天线的极性的装置。

22.一种被设计为在对地静止的轨道上绕地球运行的通用替换通信卫星，其可以由外部控制系统控制，能够重新配置，能够仿效已有的对地静止的C波段和Ku波段通信卫星的大部分通信性能，从而该卫星可作为替换卫星，该通用替换卫星被设计用于接收上行链路C波段和Ku波段信号，并输出C波段和Ku波段下行链路信号，该通用替换卫星包括：

(a)Ku波段处理装置，用于(i)接收Ku波段上行链路信号，该信号位于三个250MHz上行链路波段的信道中，这三个波段为，13.75-14.00GHz，14.00-14.25GHz和14.25-14.50GHz，每一上行链路波段有多个上行链路Ku波段信道，(ii)放大信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)输出任何已放大并降频的Ku波段信号，作为6个250MHz波段信道里的Ku波段下行链路信号，这6个250MHz波段位于10.95-11.20GHz，11.45-11.70GHz，11.70-12.20GHz和12.25-12.75GHz下行链路Ku波段中，每一个下行链路ku波段有多个下行链路Ku波段信道；

(b)两个以上的Ku波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括Ku波段下行链路信号的下行链路波束，每一下行链路波束可单独地指向地球上不同的地点；

(c)用于将Ku波段下行链路信号引入到两个以上的Ku波段下行链路天线中的任一个天线的装置；

(d)C波段处理装置，用于(i)接收位于两个上行链路波段信道中的C波段上行链路信号，这两个上行链路波段约在5.925到6.425GHz和6.425到6.725GHz之间，每一上行链路波段有多个上行链路C波段信道，(ii)放大信号，(iii)对它们的频率进行下变频，和(iv)输出任何已放大并降频的C波段信号，作为3.70-4.20GHz和3.40-3.70GHz下行链路C波段信道内的C波段下行链路信号，每一个下行链路C波段有多个下行链路C波段信道；

(e)两个以上的C波段下行链路天线，每一个天线能够输出包括C波段下行链路信号的下行链路波束，每一下行链路波束可单独地指向地球上不同的地点；

(f)用于将C波段下行链路信号传送到两个以上的C波段下行链路天线中的任一个天线的装置；

(g)推力分系统，其设计使得在卫星的设计寿命期中卫星能够做至少3次快速移动；

(h)电源分系统，为卫星工作提供电源；

(i)遥测指令分系统，使卫星能够监测自身的状况和与外部控制系统通信；

(j)姿态和轨道控制分系统，该系统用于帮助将卫星相对地球定向；

(k)温度控制分系统，该系统帮助维持卫星在一个合适的工作温度范围内；和

(l)重新配置卫星的装置。

23.一种替换处理C波段和Ku波段信号的相对地面静止的通信卫星的方法，该方法包括：提供前述任何一项权利要求的通用替换通信卫星，将替换卫星放置于适合的对地静止位置，重新配置卫星以仿效被替换卫星的通信性能。

24.根据权利要求23所述方法，还包括将卫星放置于储存轨道并通过组合漂移和倾角操作将替换卫星从它的储存轨道移动到适合的相对地面静止位置。