據(jù)悉，2016年中國航天科技集團發(fā)起了一個由300多顆衛(wèi)星和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理中心組成的“鴻雁星座”計劃，2017年中國航天科工集團也發(fā)起了一個由156顆衛(wèi)星組成的命名為“虹云工程”的天基互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。同年4月，中國衛(wèi)通成功發(fā)射了我國首顆高通量寬帶衛(wèi)星。未來5年，中國衛(wèi)通、中航科技、中航科工的中國“Starlink”計劃將實現(xiàn)對我國疆域及“一帶一路”重要區(qū)域的“天地一體化”全覆蓋。

高通量通訊Ka頻段的天線技術(shù)，將帶來衛(wèi)星通信的“5G”時代

中國衛(wèi)通發(fā)射的新型衛(wèi)星均是Ka頻段高通量通信衛(wèi)星。相比傳統(tǒng)的Ku頻段衛(wèi)星，新型Ka頻段的衛(wèi)星傳輸速度為目前傳統(tǒng)衛(wèi)星的3~5倍，抗干擾能力也會增強，而且可以和地面網(wǎng)絡(luò)互連，完美實現(xiàn)天地一體化衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。

“LinkSAT”解決Ka高通量衛(wèi)星互聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)

2017年中旬，由人工智能專業(yè)孵化器SiliconX.AI歷時四年孵化的平板動中通天線技術(shù)團隊取得重大突破，通信系統(tǒng)專家李東曉博士聯(lián)合多位“千人計劃”學(xué)者在蘇州工業(yè)園區(qū)正式創(chuàng)辦了蘇州靈致科技有限公司，啟動Ka波段的衛(wèi)星通信天線技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程。

2018年8月，中國首款Ka波段的動中通天線樣機成功完成研發(fā)，關(guān)鍵射頻性能指標(biāo)達到預(yù)期，正式宣告由中國團隊完全掌握自主正向設(shè)計能力的平板動中通天線技術(shù)研發(fā)成功，這也是國內(nèi)首個Ka波段的機械式平板動中通天線，成功突破了境外公司在關(guān)鍵天線技術(shù)長期的封鎖。

靈致LinkSAT技術(shù)的主要特點是在外觀上使用超低輪廓設(shè)計，高度不到100mm，相比同類的拋物面天線，高度降低了85%，可有效地降低風(fēng)阻、節(jié)省能耗，并且可在高鐵、飛機、汽車等載具上安裝；掃描無間斷，俯仰角覆蓋范圍達到了10-90°，可以在任意地形、任意角度下搜索衛(wèi)星信號；功率低，極大地緩解了易發(fā)熱、能耗高的問題，并且不需要額外安裝冷卻系統(tǒng)；抗干擾能力強，方向圖副瓣小于-20dB，不易受到鄰近衛(wèi)星的干擾；初捕和重捕時間快，信號接收穩(wěn)定，跟蹤角速度180°/s，跟蹤角加速度超過600°/s2，掉包率低；高傳輸速率，速度可以達到100Mbps，因為它天線的旁瓣低（-20dB以下），非常適合于高吞吐量點波束衛(wèi)星（HTS）；口徑效率高，它的天線口徑只有傳統(tǒng)的拋物面天線的口徑尺寸的50%到70%。適合在各類型通信場景使用，大到飛機、坦克，小到汽車、戶外，“LinkSAT”用戶都可以全地形、全方位地享受衛(wèi)星通信的高速互連。

LinkSAT技術(shù)主要原理為機械式掃描的相控陣天線技術(shù)，自身輪廓低、俯仰波束覆蓋范圍大、重量輕、功耗低、規(guī)模制造成本低，具備大規(guī)模民用商用產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)，LinkSAT技術(shù)已受到多家航空航天及大型通信集團企業(yè)的關(guān)注，計劃在2018年完成天線整機及可靠性測試，以滿足嚴(yán)苛工作環(huán)境下的高速寬帶需求，推動衛(wèi)星通信市場實現(xiàn)國產(chǎn)化自主創(chuàng)新的進程，促進國家通信安全戰(zhàn)略的實現(xiàn)。

接下來小編帶您看看另一篇關(guān)于Ka波段“動中通”天線是如何設(shè)計的？

Ka波段“動中通”天線是如何設(shè)計的？

1、動中通在今天看來，并非什么新事物。在所有的動中通系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)率主要被兩個因素限制：可用帶寬、接收靈敏度（和發(fā)射功率）。

第一個約束——可用帶寬

可以通過Ka波段頻率以克服。有3.5GHz的可用信道帶寬，并且通過點波束實現(xiàn)頻率的復(fù)利用，以此一些Ka波段衛(wèi)星可以達到130Gbps的數(shù)據(jù)傳輸。它幾乎比Ku波段衛(wèi)星高出兩個量級。

第二個約束——接收靈敏度/發(fā)射功率

是因為隨著越來越多的復(fù)雜調(diào)制方案被用于支持更高比特率的數(shù)據(jù)傳輸，接收信號的信噪比更高。這就要求更高的天線增益——即發(fā)射時達到最大的等效全向輻射功率，接收時最大限度地接收到區(qū)域的信號流量，獲得最好的信號強度。

除此之外，在動中通的終端，也一定會遇到其他的與數(shù)據(jù)率無關(guān)的約束條件。包括：信號正確的極化方向，最小的旁瓣信號密集度以避免來自鄰道衛(wèi)星的干擾，系統(tǒng)是機載、車載、船載也是重要因素，另外系統(tǒng)的尺寸，重量等因素也會被納入設(shè)計方程。考察指標(biāo)不僅是系統(tǒng)能工作，而是能夠在運動中正常工作。

2、電跟蹤（點掃描）的趨勢一定程度的消除機械跟蹤（機械掃描），這使相控陣天線看似完美的選擇。相控陣天線的解決方案可以通過方位角上采用機械掃描，同時俯仰角上采用電掃描的組合來實現(xiàn)。相控陣天線的Ka波段解決方案究竟有何優(yōu)缺？

電掃/相控陣天線？

1、相控陣天線合理數(shù)量的單元有低增益，尤其是定位偏離軸時，高數(shù)據(jù)率只能通過在比其他天線解決方案更高的功率電平來實現(xiàn)。

2、這些天線陣列在主瓣以外的部分亦產(chǎn)生顯著的能量。這些往往需要消除以便實現(xiàn)認證狀態(tài)，也就是說需要限制不需要的輻射，才能有效的減少旁瓣與鄰道衛(wèi)星產(chǎn)生的信號干擾。

3、大多數(shù)Ka波段衛(wèi)星采用圓極化，這使分配陣列單元實現(xiàn)電跟蹤非常復(fù)雜。

4、需要保持整個頻率范圍內(nèi)的同方位角，限制分數(shù)帶寬（相對帶寬）達到5%。甚至是在掃描角小至25°。

5、在Ka波段發(fā)射頻率（30GHz）、接收頻率（20GHz），所以需要不同的陣列以覆蓋每個頻率——陣列之間在一定程度上，既需要單獨操作又需要相互同步。

任何帶寬的相控陣天線由于以上原因，都不太容易折衷實現(xiàn)在Ka波段動中通的使用中。

拋物面天線

采用單拋物面反射天線克服這些限制。例如單拋物面天線和喇叭天線和發(fā)射接收信號的波導(dǎo)饋源可使天線獲得更高的增益；覆蓋整個帶寬；自動對準(zhǔn)接收波束和發(fā)射波束；嚴(yán)格控制旁瓣波束。在這樣的一個系統(tǒng)中，他更容易發(fā)送和接收Ka波段衛(wèi)星要求的圓極化信號（通過調(diào)制，也可以是線性極化。），當(dāng)然它也有缺點，需要反射面機械跟蹤，這導(dǎo)致很難設(shè)計兩波段饋源。

3、系統(tǒng)設(shè)計的核心問題：怎樣獲取、怎樣跟蹤衛(wèi)星？

開環(huán)方法

利用GPS定位信息為天線定向，并且重新定位給定當(dāng)前航向的終端。然而，小范圍內(nèi)的精度定位是非常困難（和昂貴）的。它是依靠慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS來實現(xiàn)開環(huán)跟蹤的。此外，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)離不開GPS測量，很難避免天線罩對Ka波段信號的折射，所以由此造成的指示角的變化和大的偏差也會使慣導(dǎo)系統(tǒng)產(chǎn)生誤差。（上圖為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）

閉環(huán)方法

通過自己的傳輸能力實現(xiàn)衛(wèi)星跟蹤。例如在單脈沖跟蹤中，尋找最大限度地接收信號，或衛(wèi)星信標(biāo)信號的方向，或一些其他衍生信號。它通過傳統(tǒng)的拋物面天線進行機械掃描實現(xiàn)，它的掃描時圓錐掃描以及步進跟蹤。(上圖為單脈沖跟蹤系統(tǒng))

以上幾個方面確定以后，在實際應(yīng)用中需要考慮到動中通天線的

1、全雙工操作2、線性和角加速度3、固定的俯仰角和方位角4、移動的俯仰角和方位角5、控制接收端的跟蹤角和發(fā)射端的定位角6、捕獲時間和堵塞重捕時間