卫星通信系统由空间段和地面段组成,空间段即指用于通信的人造地球卫星,地面段则指在地球表面两点或多点进行通信的装备,也称为地球站。一般而言,地球站广义概念是指包含卫星通信终端站以及所有附属设施如机房、外场区、电力、消防等的完整设施,狭义上是指卫星通信终端站装备本身。卫星通信地球站可按通信性能分类,如标准站、非标准站;按频率分类,如C频段地球站、Ku频段地球站等;或按使用方式分类,如固定地球站、车载地球站、船载和机载地球站等。用户通过卫星通信地球站接入卫星链路,通过地球站接收和发射信号,实现通信。典型的卫星通信地球站的基本组成包括:天线及伺服系统、高功率发射系统、低噪声放大接收系统、射频系统、中频基带系统、电源系统、监控系统等。为实现用户间通信,还需要有地面接口系统、信息传输系统和信息交换中心。
天线系统是一种定向辐射和接收无线电波的装置,并通过其伺服机构时刻对准通信卫星;它将高功率发射系统输出的信号发射给通信卫星,同时接收卫星发来的无线电波并通过低噪声放大器进行信号放大,射频系统通过变频设备连接高功率发射系统和低噪声放大器,与射频系统双向相连的是中频和基带系统,此外还需要电源系统提供电力,监控系统监视完整地球站系统等。
各种信息由地面交换中心经过地面传输设备(微波接力、电缆或光缆载波以及明线载波)传输到地球站,在信道终端进行基带处理、调制后变成中频信号,经上变频器变成微波发送频率,经合成后送到高功率放大器放大到所需功率,由波导传送到天线馈源,向卫星发射。接收信号时,地球站天线接收到卫星转发的微波信号,通过双工器和接收滤波器后,由宽带低噪声放大器放大,再经过功率分路器将信号分给各组下变频器,将微波信号变为中频信号。这一中频信号放大后在信道终端解调,取出基带信号,便可通过地面接口、传输设备和线路送到交换中心或其他用户。为使天线对准卫星,由跟踪接收机接收来自卫星方向的信标信号的状态,识别天线轴线偏离卫星方向的方位和俯仰误差信号,并转换成直流信号,送给伺服装置调整天线指向。
地球站从功能上也可分为测控站、监测站、业务站和关口站等。测控站主要用于卫星定点后至全寿命期内卫星测控管理;监测站主要用于星上通信资源和业务的管理;业务站主要用于用户真实卫星业务的实现和长期运行;关口站主要用于某类需要业务集中管控的特殊的卫星业务实现和运行。