據(jù)悉，2016年中國(guó)航天科技集團(tuán)發(fā)起了一個(gè)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(jì)劃，2017年中國(guó)航天科工集團(tuán)也發(fā)起了一個(gè)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(guó)衛(wèi)通成功發(fā)射了我國(guó)首顆高通量寬帶衛(wèi)星。未來(lái)5年，中國(guó)衛(wèi)通、中航科技、中航科工的中國(guó)“Starlink”計(jì)劃將實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)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(lái)衛(wèi)星通信的“5G”時(shí)代

中國(guó)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(huì)增強(qiáng)，而且可以和地面網(wǎng)絡(luò)互連，完美實(shí)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(shí)四年孵化的平板動(dòng)中通天線技術(shù)團(tuán)隊(duì)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(jì)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(dòng)Ka波段的衛(wèi)星通信天線技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

2018年8月，中國(guó)首款Ka波段的動(dòng)中通天線樣機(jī)成功完成研發(fā)，關(guān)鍵射頻性能指標(biāo)達(dá)到預(yù)期，正式宣告由中國(guó)團(tuán)隊(duì)完全掌握自主正向設(shè)計(jì)能力的平板動(dòng)中通天線技術(shù)研發(fā)成功，這也是國(guó)內(nèi)首個(gè)Ka波段的機(jī)械式平板動(dòng)中通天線，成功突破了境外公司在關(guān)鍵天線技術(shù)長(zhǎng)期的封鎖。

靈致LinkSAT技術(shù)的主要特點(diǎn)是在外觀上使用超低輪廓設(shè)計(jì)，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(jī)、汽車等載具上安裝；掃描無(wú)間斷，俯仰角覆蓋范圍達(dá)到了10-90°，可以在任意地形、任意角度下搜索衛(wèi)星信號(hào)；功率低，極大地緩解了易發(fā)熱、能耗高的問(wèn)題，并且不需要額外安裝冷卻系統(tǒng)；抗干擾能力強(qiáng)，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(shí)間快，信號(hào)接收穩(wěn)定，跟蹤角速度180°/s，跟蹤角加速度超過(guò)600°/s2，掉包率低；高傳輸速率，速度可以達(dá)到100Mbps，因?yàn)樗炀€的旁瓣低（-20dB以下），非常適合于高吞吐量點(diǎn)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(chǎng)景使用，大到飛機(jī)、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(jī)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(tuán)企業(yè)的關(guān)注，計(jì)劃在2018年完成天線整機(jī)及可靠性測(cè)試，以滿足嚴(yán)苛工作環(huán)境下的高速寬帶需求，推動(dòng)衛(wèi)星通信市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化自主創(chuàng)新的進(jìn)程，促進(jìn)國(guó)家通信安全戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。

接下來(lái)小編帶您看看另一篇關(guān)于Ka波段“動(dòng)中通”天線是如何設(shè)計(jì)的？

Ka波段“動(dòng)中通”天線是如何設(shè)計(jì)的？

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

第一個(gè)約束——可用帶寬

可以通過(guò)Ka波段頻率以克服。有3.5GHz的可用信道帶寬，并且通過(guò)點(diǎn)波束實(shí)現(xiàn)頻率的復(fù)利用，以此一些Ka波段衛(wèi)星可以達(dá)到130Gbps的數(shù)據(jù)傳輸。它幾乎比Ku波段衛(wèi)星高出兩個(gè)量級(jí)。

第二個(gè)約束——接收靈敏度/發(fā)射功率

是因?yàn)殡S著越來(lái)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(hào)的信噪比更高。這就要求更高的天線增益——即發(fā)射時(shí)達(dá)到最大的等效全向輻射功率，接收時(shí)最大限度地接收到區(qū)域的信號(hào)流量，獲得最好的信號(hào)強(qiáng)度。

除此之外，在動(dòng)中通的終端，也一定會(huì)遇到其他的與數(shù)據(jù)率無(wú)關(guān)的約束條件。包括：信號(hào)正確的極化方向，最小的旁瓣信號(hào)密集度以避免來(lái)自鄰道衛(wèi)星的干擾，系統(tǒng)是機(jī)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(huì)被納入設(shè)計(jì)方程。考察指標(biāo)不僅是系統(tǒng)能工作，而是能夠在運(yùn)動(dòng)中正常工作。

2、電跟蹤（點(diǎn)掃描）的趨勢(shì)一定程度的消除機(jī)械跟蹤（機(jī)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(guò)方位角上采用機(jī)械掃描，同時(shí)俯仰角上采用電掃描的組合來(lái)實(shí)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(shí)，高數(shù)據(jù)率只能通過(guò)在比其他天線解決方案更高的功率電平來(lái)實(shí)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(shí)現(xiàn)認(rèn)證狀態(tài)，也就是說(shuō)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(hào)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(shí)現(xiàn)電跟蹤非常復(fù)雜。

4、需要保持整個(gè)頻率范圍內(nèi)的同方位角，限制分?jǐn)?shù)帶寬（相對(duì)帶寬）達(dá)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(gè)頻率——陣列之間在一定程度上，既需要單獨(dú)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(shí)現(xiàn)在Ka波段動(dòng)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(hào)的波導(dǎo)饋源可使天線獲得更高的增益；覆蓋整個(gè)帶寬；自動(dòng)對(duì)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(gè)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(hào)（通過(guò)調(diào)制，也可以是線性極化。），當(dāng)然它也有缺點(diǎn)，需要反射面機(jī)械跟蹤，這導(dǎo)致很難設(shè)計(jì)兩波段饋源。

3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題：怎樣獲取、怎樣跟蹤衛(wèi)星？

開(kāi)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(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)跟蹤的。此外，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)離不開(kāi)GPS測(cè)量，很難避免天線罩對(duì)Ka波段信號(hào)的折射，所以由此造成的指示角的變化和大的偏差也會(huì)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(guò)自己的傳輸能力實(shí)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(hào)，或衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)的方向，或一些其他衍生信號(hào)。它通過(guò)傳統(tǒng)的拋物面天線進(jìn)行機(jī)械掃描實(shí)現(xiàn)，它的掃描時(shí)圓錐掃描以及步進(jìn)跟蹤。(上圖為單脈沖跟蹤系統(tǒng))

以上幾個(gè)方面確定以后，在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮到動(dòng)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(dòng)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(shí)間和堵塞重捕時(shí)間