1.2.1 空间段
海事四代BGAN卫星通信系统的空间段共有4颗静止轨道卫星，分别为亚太（Asia-Pacific，APAC）卫星、欧非卫星、中东和亚太卫星、美洲卫星，各卫星的相关信息如表1.2所示。每颗卫星包含1个全球波束、至少19个区域波束和228个窄点波束，波束的层次结构如图1.2所示。每颗卫星的发射重量为6000kg，太阳能翼展为45m，转发器的功率为14kW。海事四代BGAN卫星通信系统的用户链路采用L频段、馈线链路采用C频段，卫星在两频段之间进行透明转发。
表1.2 各卫星的相关信息
图1.2 波束的层次结构
海事四代BGAN卫星通信系统的通信卫星由空间平台和有效载荷两部分组成，如图1.3所示。其中，空间平台又称为卫星公用舱，不仅包括承载有效载荷的舱体，还包括用来维持有效载荷在空中正常工作的保障系统（如结构、电源、轨道控制、温度控制及跟踪遥测指令等分系统）；有效载荷是指用于提供业务的设备，主要包括天线分系统和通信转发器。
图1.3 海事四代BGAN卫星通信系统的通信卫星组成示意图
从功能上讲，海事四代BGAN卫星通信系统中的通信卫星主要由电源部分、控制部分、遥测指令部分、通信部分和天线部分（遥测指令天线和通信天线）组成，如图1.4所示。
图1.4 海事四代BGAN卫星通信系统中通信卫星的组成
（1）电源部分：通信卫星的电源体积小、重量轻、寿命长。常用的电源有太阳能电池和化学能电池，平时主要使用太阳能电池。当卫星进入地球的阴影区（星蚀）时，使用化学能电池。太阳能电池由光电器件组成，由太阳能电池直接供出的电压是不稳定的，必须经电压调整后才能供给负载；化学能电池可以进行充电和放电，如镍镉蓄电池。
（2）控制部分：控制部分包括位置控制和姿态控制两部分。位置控制部分用来消除“摄动”的影响，以便使卫星与地球的相对位置固定，该部分利用装在星体上的气体喷射装置按照地面控制站发出的指令进行工作。当卫星有“摄动”现象时，卫星上的遥测装置就发给地面控制站遥测信号，地面控制站随即向卫星发出遥控指令，以进行位置控制。姿态控制使卫星对地球或其他基准物保持正确的姿态。卫星姿态是否正确，不仅影响卫星上的定向通信天线是否指向覆盖区，还会影响太阳能电池帆板是否朝向太阳。
（3）遥测指令部分：遥测指令部分分为遥测和遥控两部分。
①遥测部分的作用是在地球上测试卫星通信系统中各种设备的工作情况，包括表示有关部分电流、电压、温度等工作状态的信号；来自各传感器的信息；指令证实信号及作为控制用的气体压力等。上述各种数据通过遥测部分送往地面监测中心，这些数据传送的方法与通信过程相似，即先通过多路复用、放大、编码等处理后再调制和传输。
②遥控部分包括对卫星进行姿态和位置控制的喷射推进装置的点火控制指令，行波管高压电源的开关控制指令，发生故障的部件与备用部件的转换指令，以及其他地面对卫星内部各种设备的控制指令等。指令信号由地面的控制站发出，在卫星转发器内被分离出来，经检波、解码后送至控制设备，以控制各种执行机构实施指令。
（4）天线部分：天线部分包括通信用的通信天线（微波天线）和遥测指令部分用的遥测指令天线（高频或甚高频天线）。海事四代BGAN卫星通信系统的通信天线根据波束的宽窄又可分为全球波束天线、区域波束天线和窄点波束天线。
（5）通信部分（转发器）：海事四代BGAN卫星通信系统的主体为转发器，转发器是海事四代BGAN卫星通信系统中最重要的组成部分，它能起到卫星通信中继站的作用，其性能直接影响卫星通信系统的工作质量。海事四代BGAN卫星转发器的天线为口径9m的抛物面天线，其实质是一组宽频带收发信机，对其要求是工作稳定且可靠，附加噪声小。
图1.5 海事四代卫星的有效载荷在L频段与C频段之间实现信号转发的过程
海事四代卫星的有效载荷在L频段与C频段之间实现信号转发的过程如图1.5所示。前向链路上，海事四代卫星的有效载荷进行C-L频段信号的转发，C频段接收天线接收来自卫星接入站（SAS）的C频段信号，依次经过C频段接收天线、C频段有效载荷接收部分、C频段下变频器、前置处理器和L频段有效载荷接收部分的处理，最终经L频段发射馈电阵和L频段反射器将L频段信号发射至地面终端。反向链路上，海事四代卫星的有效载荷进行L-C频段信号的转发，L频段接收天线接收来自地面终端的L频段信号，依次经过处理器和L频段有效载荷发射部分、后置处理器、C频段上变频器、C频段有效载荷发射部分的处理后，最终经C频段发射天线将信号发射至卫星接入站（SAS）。
（1）在前向C-L频段的链路上，其工作过程如下。
C频段接收天线先接收来自卫星接入站（SAS）发出的信号，后经滤波传送到C频段接收机，信号经过放大和再次滤波后由C频段下变频器进行下变频，其次经过必要的模数转换后被馈送到数字信号处理器（DSP）并分成合适的200kHz信道，负责给每个信道分配正确的波束成形系数。信道化的波束成形信号在经过模数转换后被馈送到L频段前置处理器，该处理器采用声表面波（SAW）技术滤波并将信号转换到L频段，最后馈送给多端口放大器（MPA），MPA由输入网络（SSPA）和输出网络组成，用于放大信号并将其馈送给合适的馈线单元。MPA的功能是确保装载更多的各类SSPA。
（2）反向L-C频段链路的过程与前向C-L频段链路是逆向对称的，其工作过程如下。
由L频段天线接收的信号被低噪声放大器（LNA）放大，并馈送给L频段后置处理器，该处理器完成必需的信号滤波和下变频，生成基带信号，然后传送到DSP的模数转换器。DSP具有必需的信道化和波束成形功能，并把信号传给数模转换器，然后馈送到C频段上变频器。高功率SSPA被用于C频段输出部分，以便向C频段天线提供必需的功率。
为了保证SSPA的激励电平保持在指定范围内，而且能够保持其线性，卫星采用功率控制环路对由前向链路L频段SSPA激励的电流进行采样，并控制C频段接收机的增益。而反向链路上的自动电平控制电路被应用于C频段SSPA组上，该有效载荷结合前向和反向链路上的完好性检测设备，检查每个移动单元路线的连续性。对于前向链路来说，一个C频段测试载波供给每个L频段移动单元路线使用，在输出网络的输出端口分发，并路由到C频段链路完好性检测器（CLIC），CLIC感应120个单元路线的信号并将其馈送给C频段分路器，其输出通过C频段下行链路传回SAS，这允许SAS用最少的星上硬件来检查每个发射线路的连续性，在反向链路中采用类似的处理过程。
除了主要的有效载荷，海事四代卫星还携带1个导航有效载荷，用于支持星基增强系统的运作，它将以GPS L1、L5频率发送卫星导航信号，并为在轨的全球导航卫星通信系统（如GPS和GLONASS）实时转播来自地面监测网络的完好性和定位精度增强数据的信息。