專門用作中繼通信的人造地球衛星叫做通信衛星，衛星上的設備主要有接收從地麵上發來的電磁波和改換另一頻率後再發回地麵的裝置，這個裝置叫做“轉發器”。轉發器越多，通信的容量（容納的路數）就越大。
由於地球的赤道平麵通過地心，並和地球的自轉軸垂直，所以在赤道上空軌道上的衛星相當於繞著地球自轉軸運行。如果衛星發射到赤道上空離地35 860千米的軌道上，和地球自轉方向一樣運行時，就具有和地球自轉周期相同的周期，在地麵上看來這顆衛星就像靜止地掛在赤道上空似的，所以叫做“對地靜止衛星”或“同步衛星”，這種軌道稱作“地球靜止軌道”。
雖然通信衛星在3萬多千米的高空，但發出的電磁波也隻能覆蓋地球表麵約1/3，因此，如果在靜止軌道上各相距120度，放置3顆通信衛星就可以相互中繼組成全球通信網了。通信衛星是利用太陽能提供能源的，都裝有太陽能電池板。目前各國發射的通信衛星有幾百顆之多。我們國家也發射有通信衛星，如“東方紅2號”衛星就定點在赤道上空東經87.5°（印度洋上空）的對地靜止軌道上，能覆蓋我國全部麵積，轉播中央電視台節目時，全國各地都能收看到。國外有一個國際通信衛星組織，發射了許多通信衛星，分別定點在太平洋、印度洋和大西洋上空，目前已發射到第六批，這些衛星是供各國租用的，我國承辦的第十一屆亞運會的電視廣播，就由這些衛星向全世界轉發。
通信衛星使用的是微波，可以穿過電離層直上直下，接收從地麵上發來的微波信號，變換成稍低的微波頻率再發回地麵，成為兩處地麵的高空中繼站，與通信衛星聯係的地麵通信設施叫做“衛星地麵站”。通信衛星發射的電磁波功率很小，信號微弱，地麵站一般都有一座相當龐大的天線，用這座直徑12米或7米的大型拋物麵定向天線對準要接收的衛星，才能順利接收。地麵站和通信衛星之間使用厘米波聯係，由地麵發往衛星使用的頻率叫做“上行頻率”，較常用的是6000兆赫，衛星接收後即變換成另一較低的頻率發回地麵，所用的頻率叫做“下行頻率”，較常用的是4000兆赫。這個通信頻率組合叫做6/4千兆赫頻段。頻段越高，通信的容量越大，這是為什麼呢？通常我們一個人說話，聲帶的振動大約從每秒300次到3400次，所以語音電信號的頻率，大體在300～3400赫之間。兩端各留一點餘量，可以認為，傳送一路電話，需要占用4000赫那麼寬闊的一個頻率範圍。
對於由圖像轉換而來的電信號，那些大麵積、一抹色的畫麵，信號的頻率很低。諸如眉毛、胡子之類纖細入微的部分，則信號的頻率很高，所以傳送一路電視，大約需要占用8兆赫的頻率範圍。
這樣看來，隻有作為“運載工具”的載波頻率本身很高，才有可能提供一個比較寬闊的無線電信道，容納得下較多的電話或者電視去傳遞各式各樣的消息。否則，如果載波本身隻有幾百千赫，不但傳播不成幾兆赫的電視信號，就是4000赫的電話，也通不了幾路。
現在實際使用的通信衛星，因為它們的載波頻率是4000兆赫和6000兆赫，所以能提供一個寬度有500兆赫左右的通道。在這樣寬暢的頻率範圍裏，人們成功地實現了5000路電話的雙向通信，也可以用來傳送12路彩色電視。
像這種在一個無線電信道上，能夠同時傳遞許多路信號的辦法，叫做“多路通信”。一般來說，頻率越高，載波的通道越寬。目前已使用更時尚的14/11千兆赫和14/12千兆赫頻段，通信容量能增加到1萬多路電話，今後還要發展30/20千兆赫頻段，並且開發毫米波段（30～300T），微波通信的領域就更加廣闊。
微波傳播會遇到什麼麻煩？無線電磁波是在空間傳播的，但空間並不是真空而是有很厚的大氣層，大氣裏有水蒸汽、霧、雨和雪等，大氣層的上部還有被太陽光線電離的電離層等，實際上無線電磁波是在這許多物質中傳播的，這些物質對無線電磁波都有不同的影響。對微波來說，雖然能直來直去地穿過電離層，但並不就那麼大搖大擺地過去，也得要留下少許“買路錢”，被電離層吸收一小部分，致使微波受到衰減。微波前進的途中遇到霧、雨、雪，會被吸收一部分並產生噪聲幹擾，如果是大雪、大雨，甚至使通信困難。在通信衛星與地麵站之間的直接路線上如正巧有飛機經過，會被阻擋而瞬時中斷。地球表麵（包括建築物）對微波有反射、繞射和散射作用。微波沿地麵傳播的路途上，遇到地麵障礙物時，一部分被反射到另一地點去，一部分繞射過去，另一部分則被散射到各處，都使微波通信受到衰減和幹擾。這許多情況都是微波傳播過程中常遇到的麻煩，科學家們都在想各種辦法來改進，最常見的是提高發射的功率和采用數字微波通信等。