新型卫星移动通信天线分类应用
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作者:yach
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发布时间: 2017-06-16
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新型卫星移动通信天线调制解调和纠错编码技术已开始应用，新一代Ka频段地球同步卫星正在研制,同时多频段的卫星移动通信系统也正在研制。国内外对多频段、小型化、低轮廓、高增益卫星移动通信天线提出了新的需求。
产品特点：
Ku/Ka新型卫星移动阵列天线具有非常低的平面轮廓，重量轻，与主体可共形，因此非常适合应用在航空器、火箭、卫星、航天飞机、飞船、军舰、船载和车载移动平台上。在微波和毫米波频段本项目新型阵列天线是反射面天线，微带阵列天线，缝隙波导阵列天线，偶极化阵列天线，口面阵列天线的最佳代替者和强有力的竞争者。
传统相控阵天线是由辐射单元、移相器、T/R模块和馈电网络组成，不仅结构复杂，价格昂贵。而且在毫米波和准光学频段，T/R模块的体积尺寸已经大大的超过了辐射单元的尺寸和阵元之间的间距，没有安装T/R模块和移相器的空间等诸多限制相比较，不论是机械扫描还是电扫描的本新型阵列天线就是传统相控阵扫描天线的最佳候选物。
1993年由休斯飞机公司研制了该类独特的天线阵列，它利用了低损耗，低色散，尺寸牢靠，设计灵活的阵列结构，引起了美国军方的极大关注。美国的海军，空军纷纷下订单，将此种阵列天线分别用于多个计划当中。美国的新康公司是研发该阵列天线的唯一一家公司，他们已满负荷地为美国军方和Harris公司生产天线，在世界范围内除美国外，都还没有开展对该阵列天线的研发工作。国内目前就我公司正对该天线进行相关的研制。
技术指标：
（1）工作频段:
Ku波段Tx:14～14.5GHz；Rx:12.25～12.75GHz；
Ka波段Tx:30～31GHz；Rx:20～21GHz；
（2）天线极化：
Ku频段：双线极化
交叉极化隔离度：≥30dB
收发隔离度：≥85dB
Ka频段：双圆极化
交叉极化隔离度：≥26dB
收发隔离度：≥85dB
（3）天线增益：
Ku波段≥35dBi；
Ka波段≥38dBi；
（4）电压驻波比:VSWR≤1.5：1
（5）波束跟踪精度:优于1/8半功率波束宽度
此外，在满足上述电气性能指标的前提下，还要追求轮廓尽量的低、重量尽量的轻、占据空间尽量的小，空气动力学尽量的好。我们针对Ku/Ka新型平板阵列天线的设计与实现技术已经做了大量的工作，其中主要有：
1.天线的组阵技术
Ku/Ka新型卫星移动通信天线将二维阵列变为一维阵列，从而使整行-整列的控制变得简单易行，我们利用利用微波网络的等效电路原理，解决有源辐射阻抗这个关键的设计参数，实现了天线组阵设计。
2、单元阵列控制技术
采用行列控制的天线单元阵列，利用移相器和电压改变的介质材料实现对波束扫描控制。通过改变施加在介质材料上的偏置电压而实现了波束的电子扫描，波束扫描范围最大可达到±80°之多。
3、馈电网路技术
采用离散的线阵给天线波导馈电实现了馈电网路设计和实现。
4、材料和加工工艺
我们选用合适的介质材料，并实现了介质材料的模压成型工艺，并完善了机加工的工艺工序，实现了阵列天线试生产。通过对介质主体表面金属化工艺的研究，实现了为天线提供不脱落的金属化表面，确保天线的牢固、可靠性。
我们采取的技术途径是：收集资料、整理消化资料，在充分理解新型阵列天线的工作原理后，建立射频电磁场仿真的物理模型和微波网络等效电路模型。
用商业的诸如HFSS、CTS等电磁仿真软件进行物理模型的参数计算，然后再根据相应的等效电路模型，将阵列辐射单元在阵列环境中的有用的关键设计参数提取出来，建立数据库，作为阵列天线设计的依据、加工样机天线、进行测试、以便验证设计理论的正确性，这样的理论分析和实验相结合的研究方法被证明是行之有效的
5、单元阵列优化设计
阵列单元参数在整个天线阵列系统中的优化调整，通过仿真技术结合遗传算法来实现了阵列单元的最佳匹配。并研究出以扼流槽和优化间距等方式解决了辐射单元之间的互藕。
应用领域：
该新型天线系统可以灵活安装在各类运动搭载平台，尤其适合于体积、空间和承重受限的机载、车载使用。满足目前Ku/Ka频段GEO卫星系统的通信要求，也适用于卫星移动通信平台。可广泛应用各种车辆、飞机、船舶平台等移动载体上，包括无人机通信应用。
根据当前的卫星移动通信发展趋势，各政府部门及行业单位对卫星移动通信设备需求很多。采用卫星移动通信系统，将通信、指挥、控制、计算、监视等功能集于一体，以实施迅速、准确、可靠的指挥，形成协同工作和快速反应的能力，可为应急救援、抗险救灾、指挥调度等各种应用提供快捷和安全的通信方式,为政府应急、各种特殊行业信息保障提供更加可靠的通信保障，产生巨大社会效益。
天线系统可以灵活安装在各类搭载，适用于卫星通信星座的移动通信平台和各种车辆、飞机、船舶、武器平台等移动载体上，可广泛应用直升机、无人机等多种飞行器，同时带来了社会经济效益。
产品特点：
Ku/Ka新型卫星移动阵列天线具有非常低的平面轮廓，重量轻，与主体可共形，因此非常适合应用在航空器、火箭、卫星、航天飞机、飞船、军舰、船载和车载移动平台上。在微波和毫米波频段本项目新型阵列天线是反射面天线，微带阵列天线，缝隙波导阵列天线，偶极化阵列天线，口面阵列天线的最佳代替者和强有力的竞争者。
传统相控阵天线是由辐射单元、移相器、T/R模块和馈电网络组成，不仅结构复杂，价格昂贵。而且在毫米波和准光学频段，T/R模块的体积尺寸已经大大的超过了辐射单元的尺寸和阵元之间的间距，没有安装T/R模块和移相器的空间等诸多限制相比较，不论是机械扫描还是电扫描的本新型阵列天线就是传统相控阵扫描天线的最佳候选物。
1993年由休斯飞机公司研制了该类独特的天线阵列，它利用了低损耗，低色散，尺寸牢靠，设计灵活的阵列结构，引起了美国军方的极大关注。美国的海军，空军纷纷下订单，将此种阵列天线分别用于多个计划当中。美国的新康公司是研发该阵列天线的唯一一家公司，他们已满负荷地为美国军方和Harris公司生产天线，在世界范围内除美国外，都还没有开展对该阵列天线的研发工作。国内目前就我公司正对该天线进行相关的研制。
技术指标：
（1）工作频段:
Ku波段Tx:14～14.5GHz；Rx:12.25～12.75GHz；
Ka波段Tx:30～31GHz；Rx:20～21GHz；
（2）天线极化：
Ku频段：双线极化
交叉极化隔离度：≥30dB
收发隔离度：≥85dB
Ka频段：双圆极化
交叉极化隔离度：≥26dB
收发隔离度：≥85dB
（3）天线增益：
Ku波段≥35dBi；
Ka波段≥38dBi；
（4）电压驻波比:VSWR≤1.5：1
（5）波束跟踪精度:优于1/8半功率波束宽度
此外，在满足上述电气性能指标的前提下，还要追求轮廓尽量的低、重量尽量的轻、占据空间尽量的小，空气动力学尽量的好。我们针对Ku/Ka新型平板阵列天线的设计与实现技术已经做了大量的工作，其中主要有：
1.天线的组阵技术
Ku/Ka新型卫星移动通信天线将二维阵列变为一维阵列，从而使整行-整列的控制变得简单易行，我们利用利用微波网络的等效电路原理，解决有源辐射阻抗这个关键的设计参数，实现了天线组阵设计。
2、单元阵列控制技术
采用行列控制的天线单元阵列，利用移相器和电压改变的介质材料实现对波束扫描控制。通过改变施加在介质材料上的偏置电压而实现了波束的电子扫描，波束扫描范围最大可达到±80°之多。
3、馈电网路技术
采用离散的线阵给天线波导馈电实现了馈电网路设计和实现。
4、材料和加工工艺
我们选用合适的介质材料，并实现了介质材料的模压成型工艺，并完善了机加工的工艺工序，实现了阵列天线试生产。通过对介质主体表面金属化工艺的研究，实现了为天线提供不脱落的金属化表面，确保天线的牢固、可靠性。
我们采取的技术途径是：收集资料、整理消化资料，在充分理解新型阵列天线的工作原理后，建立射频电磁场仿真的物理模型和微波网络等效电路模型。
用商业的诸如HFSS、CTS等电磁仿真软件进行物理模型的参数计算，然后再根据相应的等效电路模型，将阵列辐射单元在阵列环境中的有用的关键设计参数提取出来，建立数据库，作为阵列天线设计的依据、加工样机天线、进行测试、以便验证设计理论的正确性，这样的理论分析和实验相结合的研究方法被证明是行之有效的
5、单元阵列优化设计
阵列单元参数在整个天线阵列系统中的优化调整，通过仿真技术结合遗传算法来实现了阵列单元的最佳匹配。并研究出以扼流槽和优化间距等方式解决了辐射单元之间的互藕。
应用领域：
该新型天线系统可以灵活安装在各类运动搭载平台，尤其适合于体积、空间和承重受限的机载、车载使用。满足目前Ku/Ka频段GEO卫星系统的通信要求，也适用于卫星移动通信平台。可广泛应用各种车辆、飞机、船舶平台等移动载体上，包括无人机通信应用。
根据当前的卫星移动通信发展趋势，各政府部门及行业单位对卫星移动通信设备需求很多。采用卫星移动通信系统，将通信、指挥、控制、计算、监视等功能集于一体，以实施迅速、准确、可靠的指挥，形成协同工作和快速反应的能力，可为应急救援、抗险救灾、指挥调度等各种应用提供快捷和安全的通信方式,为政府应急、各种特殊行业信息保障提供更加可靠的通信保障，产生巨大社会效益。
天线系统可以灵活安装在各类搭载，适用于卫星通信星座的移动通信平台和各种车辆、飞机、船舶、武器平台等移动载体上，可广泛应用直升机、无人机等多种飞行器，同时带来了社会经济效益。