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，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)絡互連，完美實現(xiàn)天地一體化衛(wèi)星通信網(wǎng)絡。

“LinkSAT”解決Ka高通量衛(wèi)星互聯(lián)關鍵技術

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)，關鍵射頻性能指標達到預期，正式宣告由中國團隊完全掌握自主正向設計能力的平板動中通天線技術研發(fā)成功，這也是國內首個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鍵天線技術長期的封鎖。

靈致LinkSAT技術的主要特點是在外觀上使用超低輪廓設計，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技術主要原理為機械式掃描的相控陣天線技術，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，LinkSAT技術已受到多家航空航天及大型通信集團企業(yè)的關注，計劃在2018年完成天線整機及可靠性測試，以滿足嚴苛工作環(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于Ka波段“動中通”天線是如何設計的？

Ka波段“動中通”天線是如何設計的？

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雜調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計方程。考察指標不僅是系統(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)電跟蹤非常復雜。

4、需要保持整個頻率范圍內的同方位角，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)射接收信號的波導饋源可使天線獲得更高的增益；覆蓋整個帶寬；自動對準接收波束和發(fā)射波束；嚴格控制旁瓣波束。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（通過調制，也可以是線性極化。），當然它也有缺點，需要反射面機械跟蹤，這導致很難設計兩波段饋源。

3、系統(tǒng)設計的核心問題：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前航向的終端。然而，小范圍內的精度定位是非常困難（和昂貴）的。它是依靠慣性導航系統(tǒng)和GPS來實現(xiàn)開環(huán)跟蹤的。此外，慣性導航系統(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系統(tǒng)產(chǎn)生誤差。（上圖為慣性導航系統(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