【無線射頻天線】-從衛(wèi)星應(yīng)用大會看衛(wèi)通天線發(fā)展趨勢

----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----從衛(wèi)星應(yīng)用大會看衛(wèi)通天線發(fā)展趨勢1、概述

隨著空間技術(shù)的不斷進(jìn)展，航天產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化，小衛(wèi)星和小因制造和放射成本低、技術(shù)更新快、便于規(guī)?；圃斓忍攸c(diǎn)，得到快速的進(jìn)展。據(jù)統(tǒng)計，2023年全球放射500Kg以下小衛(wèi)星達(dá)310顆，行星公司的"鴿群'衛(wèi)星方案、"烏鴉座-廣掩蓋'衛(wèi)星方案、SpaceX公司的星鏈方案、中國鴻雁星座方案等，勢必將商業(yè)航天推向進(jìn)展的頂峰，也必將推動商業(yè)航天各個領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)進(jìn)展，尤其在衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域的導(dǎo)航、通信、遙感領(lǐng)域?qū)盹w躍式進(jìn)展，并將催生更多、更廣的尖端技術(shù)。

隨著中星16正式宣布運(yùn)營，中國高通量衛(wèi)星商業(yè)化運(yùn)營的大門也正式拉開，中國衛(wèi)通將間續(xù)在2023年放射中星18號高通量衛(wèi)星，方案2023年前后超大容量同步軌道高通量衛(wèi)星，以增加國土、海洋的掩蓋和實現(xiàn)"一帶一路'的基本掩蓋力量，在軌高通量衛(wèi)星系統(tǒng)容量約為400Gbps。

將來高通量衛(wèi)星及低軌Ka星座的進(jìn)展將給通信服務(wù)產(chǎn)生質(zhì)的轉(zhuǎn)變，Ka互聯(lián)網(wǎng)和電視直播、WIFI區(qū)域掩蓋、遠(yuǎn)程教育、4G應(yīng)急、雙盲演練、船載寬帶服務(wù)、機(jī)載寬帶服務(wù)、熱點(diǎn)直播、專用網(wǎng)絡(luò)平臺、物聯(lián)網(wǎng)等將從電信級網(wǎng)絡(luò)向天地一體化衛(wèi)星寬帶網(wǎng)絡(luò)過渡，實現(xiàn)"海、陸、空'立體化業(yè)務(wù)進(jìn)展的新格局。

2、衛(wèi)通地面終端分類

地面用戶終端系統(tǒng)天線有固定站和移動站兩大部分，其中固定站天線口徑大，傳輸速率高，不能移動中使用，常用與做主站和中繼站使用。移動站由于機(jī)動敏捷的特點(diǎn)，在車載、船載、機(jī)載領(lǐng)域應(yīng)用特別廣泛，其中便攜站天線和動中通天線作為應(yīng)用最廣泛的移動站天線，在天線領(lǐng)域受到最高的關(guān)注和最廣泛的應(yīng)用。

隨著新技術(shù)的進(jìn)展、新材料的廣泛應(yīng)用、制造水平的不斷提升，各類設(shè)備及組件向輕量化、微小型進(jìn)展，天線的進(jìn)展也更趨于集成化、模塊化、易共形、低剖面、高性能進(jìn)展。天線由傳統(tǒng)的機(jī)械掃描拋物面天線，漸漸向機(jī)械掃描平板天線、電子掃描逐步進(jìn)展。

3、便攜站天線

便攜式衛(wèi)星通信設(shè)備是針對衛(wèi)星新聞采集、單兵作戰(zhàn)、應(yīng)急通信開發(fā)的便攜式天線。便攜式天線系統(tǒng)具有體積小、重量輕、便于攜帶、牢靠性高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。完成對星過程小于3分鐘。單兵便攜式衛(wèi)星通信設(shè)備主要完成圖像、視頻、話音、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通信功能，環(huán)境適應(yīng)力量強(qiáng)，高品質(zhì)、高牢靠是它的第一要求。便攜式衛(wèi)星通信設(shè)備主要應(yīng)用在政府應(yīng)急部門、新聞媒體、、消防、邊防、人防、氣象、武警、隊等行業(yè)應(yīng)急通信中發(fā)揮了巨大作用。

3.1具備功能

a)天線具有自動綻開、對星、保藏功能；

b)在必要時也可采納手動方式對星，主要應(yīng)用在部分設(shè)備消失問題時采納；

c)自動定位（當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度、天線角度、傾斜、橫滾角度）；

d)自動捕獲衛(wèi)星（一鍵通功能）；

e)自動跟蹤，跟蹤精度優(yōu)于1/8接收波束寬度；

f)自動跟蹤，基于跟蹤接收機(jī)、GPS和各種傳感器的自動捕獲、精確跟蹤和穩(wěn)定保持對準(zhǔn)衛(wèi)星。3.2具有特點(diǎn)

a)手持機(jī)屏顯示、人機(jī)界面友好，并供應(yīng)跟蹤過程數(shù)據(jù)顯示；

b)便利的一鍵式對星，電動極化掌握；

c)整機(jī)體積小、重量輕、行李箱或布袋包裝，便于攜帶和背負(fù)；

d)全部操作由一名技術(shù)人員通過手持機(jī)即可操作完成；

e)嵌入式掌握系統(tǒng)，并供應(yīng)手動掌握功能；

f)系統(tǒng)采納衛(wèi)星信標(biāo)接收機(jī)或DVB接收機(jī)，即可利用衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤，也可利用星上的DVB信號跟蹤，這樣就提高了天線的跟蹤精度與牢靠性。3.2典型產(chǎn)品介紹

0.75米便攜站（中電54所）

0.5米背包站（易恒通信）

3.4便攜站天線進(jìn)展趨勢

便攜站自身的便攜市場需求定位打算了其必需滿意體積小、重量輕、使用便捷的特點(diǎn)，便攜站特殊是手動便攜站整體技術(shù)門檻低，拋物面架構(gòu)產(chǎn)品高度同質(zhì)化，競爭激烈，同時肯定程度體現(xiàn)了以下的進(jìn)展趨勢：

1)向高頻進(jìn)展：掩蓋Ka頻段的產(chǎn)品越來越多；

2)一體化高度集成：天線、射頻、Modem、電源一體化集成，同時集成GPS定位、基座校正、WIFI等功能；

3)天線輕小化：這是便攜站始終下功夫的方向，某款手動便攜站只有8kg；

4)平板化：有幾家公司始終在堅持平板化路線，小君始終堅信若干年后衛(wèi)星終端的形態(tài)就是類似筆記本那樣，便攜輕松；

5)工業(yè)化設(shè)計：便攜站究竟直接由人隨身攜帶使用，工業(yè)化設(shè)計愈加重視；

6)射頻與饋源一體化：將天線饋源接口與射頻部分直接在結(jié)構(gòu)上前后一體化。

4、動中通天線

動中通天線天線系統(tǒng)可便利安裝在移動載體上，可以在安裝平臺移動條件下保持對衛(wèi)星的跟蹤。動中通天線通常有拋物面、削邊拋物面、平板陣列之分，電掃天線后面單獨(dú)說。詳細(xì)采納哪種形式與安裝平臺、性能要求、費(fèi)用親密相關(guān)，比如船載由于安裝空間大，采納拋物面多，比如機(jī)載除部分直升機(jī)或無人機(jī)采納拋物面，整體還是取向可以低剖面氣動共形的平板天線，車載天線傾向使用平板天線。

4.1功能及特點(diǎn)

a)高增益、低旁瓣、低交叉極化等優(yōu)良電氣性能；

b)面板精度高、重量輕、剛度好、三防好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；

c)精密傳動，在高速機(jī)動下增加快速對星功能；

d)配備高精度定位、定向裝置，實現(xiàn)全自動對星；遮擋丟星后3-5秒能準(zhǔn)時捕獲重新工作；

e)天線和形狀盡可能和移動載體共形流線型設(shè)計，提高空氣動力學(xué)性能。4.2典型產(chǎn)品介紹

4.3動中通天線進(jìn)展趨勢

由于涉及伺服掌握和跟蹤技術(shù)，能夠研發(fā)動中通的廠家整體數(shù)量比便攜站要少，展會動中通產(chǎn)品明顯少于便攜站天線，Ku動中通已經(jīng)特別成熟，Ka動中通產(chǎn)品尚不多。展會產(chǎn)品整體新意不多，多是老面孔，詳細(xì)趨勢如下：

1)向高頻進(jìn)展：國內(nèi)研發(fā)Ka產(chǎn)品尚不多，且平板天線個別指標(biāo)還存在差距；

2)雙頻饋源技術(shù)：某單位展現(xiàn)了Ku/Ka雙頻動中通，采納同饋技術(shù)；

3)電掃天線技術(shù)：電掃天線成為產(chǎn)品進(jìn)展的新趨向，但距離實際批量低成本應(yīng)用還有不少差距，特殊是國內(nèi)對標(biāo)Kymeta、Isotropic、Phasor等的企業(yè)還有很大差距，但是將來大趨勢。5、總結(jié)

將來幾年，衛(wèi)星空間部署數(shù)量和容量將快速增加，對于地面終端的需求也越來越大，特殊是隨著國家一帶一路的推動，衛(wèi)星通信天線將面臨特別好的進(jìn)展機(jī)遇。筆者梳理了衛(wèi)通天線產(chǎn)品涉及幾項關(guān)鍵技術(shù)排列如下：

（1）平板天線低旁副瓣技