有效載荷遙測有源天線 - 通信衛(wèi)星之無源天線技術解析
阿爾卡特公司已提出這種有源天線的新方案。這種新方案能確保對地球覆蓋實現(xiàn)恒定的等通量等效全向輻射功率。成形錐形直接輻射陣列,只通過相位控制和放大器的開關切換,便可實現(xiàn)方位和仰角的緩慢掃描。
這種方案非常適合于圓錐形覆蓋,對于具體空間任務要求,其設計也容易調(diào)整。其特點是:
·具有角度分辨率的靈活性;
·可控制方向性,因而可控制等效全向輻射功率和增益/噪聲溫度的性能;
·具有較高的可靠性并容易重新配置。
在這種方案中,不需要作任何改變,便可實現(xiàn)多載波和多波束工作模式。
4數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星天線
歐空局的數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星(DRS)的S頻段發(fā)射天線亦由阿爾卡特公司設計,用于靜地軌道衛(wèi)星與低地軌道衛(wèi)星用戶之間的通信。通過安裝在衛(wèi)星一側(cè)的S頻段有源天線,可控波束掃描可實現(xiàn)10°的視場角。
在歐空局數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的試驗衛(wèi)星阿蒂米斯(ARTEMIS)計劃中,對這種S 頻段天線的鑒定模型進行了試驗。
為了實現(xiàn)最低的研制風險,這種天線設計成鋁層疊裝置,以實現(xiàn)在大約4%的頻帶寬度上適 應圓極化輻射。這種技術能耐受只采用簡單溫度控制(只涂白色涂層而不用熱管)的工作溫度 范圍,并較容易在碳纖維復合材料結構上實現(xiàn)。
三、衛(wèi)星天線的發(fā)展前景 成形反射器曾使無源天線的設計產(chǎn)生過重大簡化,但至今這種天線對于簡單的國家覆蓋操作仍有許多限制。
這就需要發(fā)展新技術,以支持成形反射器和對偶輸入多饋源,實現(xiàn)對復雜任務的無源天線重新配置能力。這些多饋源將來使用的主要新技術將是緊湊波束成形網(wǎng)絡。超緊湊格里高利天線的新概念,可實現(xiàn)橢圓波束。利用可能的橢圓定向而不改變極化方向,這種天線即可覆蓋地球上任何地方。
在新一代衛(wèi)星發(fā)展中,采用當今輻射層疊技術的有源天線是輻射部件和有源部分集成的最佳 折衷,特別在單片電子技術發(fā)展以后,天線技術發(fā)展更是如此。其優(yōu)勢不僅僅是無線電電子性 能,制造成本低、每層的低重量及容易與單片模塊集成等,均是這種層疊有源天線的優(yōu)點 。
目前的空間世界面臨著采用有源天線技術的較大挑戰(zhàn),至今為止,在民用通信衛(wèi)星領域,還沒有真正使用過有源天線。
滿足未來要求的主要技術是:
嚴格的操作要求
包括重新配置、靈活性、業(yè)務交換、最小程度的可靠性降低。
部件和模塊要采用空間鑒定技術
主要有射頻段的高效單片模塊、電性管理的專用集成電路(ASIC)、遙控遙測、微帶層疊、太陽熱屏蔽、低重量的展開機構、結構、復合材料結構。
大膽的技術計劃
包括設計和試驗手段驗證、微型熱管、超導材料和光學分配技術。
對衛(wèi)星結構的修改
修改衛(wèi)星結構,以獲得采用有源天線集成程度最高的有效載荷;通過天線的自適應能力實現(xiàn)衛(wèi)星通信指向以及衛(wèi)星的新型結構與機構。
從未來趨勢看,有源天線將首先在移動和軍事通信衛(wèi)星上使用,然后在固定業(yè)務衛(wèi)星中使用(C 、Ku頻段),由此將可能帶來空間技術的全面進步。
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( 發(fā)表人:黃昊宇 )