星载天线发展之路.pptx
天线基础知识课件
修复完成后，重新安装天线， 确保安装牢固。
天线的升级与改造方案
升级方案
根据实际需求和技术发展，对天线进 行升级改造，提高天线的性能和功能 。
改造方案
根据实际场景和需求，对天线进行改 造，如改变天线结构、增加天线数量 等。
方案实施
制定详细的实施方案，包括改造计划 、时间安排、人员分工等，确保改造 顺利进行。
04
天线的应用领域
通信领域
移动通信
01
手机、无线电对讲机等移动通信设备使用天线接收和发送信号
。
卫星通信
02
卫星地面站使用天线与卫星进行通信。
无线局域网
03
路由器、电脑等设备通过天线连接无线网络。
雷达领域
天气预报雷达
用于监测天气状况，如风切变、降水等。
导航雷达
用于飞机、船舶等导航。
军事雷达
用于探测目标、制导武器等。
05
天线的设计与制作
天线的设计原则与方法
匹配原则
天线应与发射和接收设 备相匹配，以确保信号
的最佳传输。
效率原则
天线应具有高效率，以 减少信号的损失和干扰
。
抗干扰原则
天线应具有抗干扰能力 ，以减少外部信号的干
扰。
多功能性原则
天线应具有多功能性， 以满足不同的应用需求
。
天线的制作材料与工艺流程
01
电磁波在空间中以波的形 式传播，其传播速度等于 光速。
电磁波的特性
电磁波具有频率、波长、 振幅等特性，不同特性的 电磁波具有不同的传播方 式和性质。
天线辐射原理
天线的作用
天线是用来发射或接收电 磁波的设备，其作用是将 电信号转换为电磁波或将 电磁波转换为电信号。
天线的发展历程
天线的发展历程天线作为一种用于接收和发送电磁波的装置，经历了长时间的发展过程。
随着无线通信技术的逐渐发展，天线的设计与制造也得到了不断完善与进步。
天线的发展可以追溯到20世纪初，那时的天线多用于无线电通信。
最早的天线形式是一根金属线或金属棒，用于接收和发射无线电波。
这种天线形式结构简单，制造容易，但无法针对不同频率的信号进行调节，因此接收效果比较差。
随着电子技术的快速发展，人们对天线的性能有了更高的要求。
20世纪40年代，抛物面天线的发明使得天线的接收和发射性能得到了大幅提升。
抛物面天线将接收到的电磁波集中到一个点上，极大地提高了接收信号的强度和清晰度。
抛物面天线的使用在军事和通信领域得到了广泛应用，成为那个时代的主流天线形式。
20世纪60年代，随着卫星通信技术的兴起，新的天线形式也开始出现。
这时的天线已经远不止金属线或金属棒这样简单的形式，而是使用复杂的线圈和定向反射器进行信号接收和发射。
这些天线可以根据收发信号的不同频率进行调整，大大提高了通信质量。
到了20世纪80年代，随着移动通信的兴起，小型天线的需求量大幅增加。
这时的天线已经逐渐从传统的金属材料转变为微波材料。
微波材料的使用使得天线可以更加小巧轻便，方便嵌入到各种移动设备中。
同时，新的天线设计也开始出现，如手机天线、车载天线等，使得人们可以随时随地进行无线通信。
随着无线通信技术的快速发展，天线的设计也变得更加复杂多样化。
现在的天线已经可以实现宽频段的信号接收和发射，可以根据不同应用场景的要求进行定向和波束调控，还可以和其他通信设备进行结合，实现更好的信号传输效果。
总的来说，天线作为无线通信的重要组成部分，经过了上百年的发展与变迁。
从最早的金属线到现在的微波材料，天线的设计与制造经历了漫长而坎坷的道路。
随着无线通信技术的不断革新，天线也会继续发展变化，为人们的通信需求提供更好的解决方案。
最新第5章星载和地球站设备PPT课件
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3、低噪声放大器(LNA)
❖ 地球站接收到的卫星信号非常微弱，因此必 须在接收系统前端加入低噪声放大器(LNA)。
❖ LNA的要求： 高增益，要对微弱信号进行高倍放大； 低噪声，放大器本身引入的噪声也要足够 低，不能淹没微弱的有用信号； 宽频带、高稳定性、高可靠性等。
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❖ 卫星地球站目前所用的低噪声放大器为砷化 镓场效应管级联放大器。
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前馈式抛物面天线
卫星来波
反射焦点（馈源）
金属抛物面
反射信号波
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原理图
金属抛物面
卫星来波
太阳
反射焦点（馈源）
F 反射信号波
聚光镜 f
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❖ 前馈式天线优点： 结构简单、成本较低
❖ 缺点： 由于馈源正好位于天线抛物面焦点处，带 来诸多问题，比如辐射器对反射电波有个 遮挡作用；馈线较长，损耗较大；LNB处 于阳光直射环境，温度高等。一般大型站 不用。
使用球形反射面天线的目的就是可以通过一副天线 来进行多星接收。
安装多个馈源，并根据所接收卫星的方向适当地调整
各馈源的位置。
45
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伺服跟踪分系统
❖ 虽然通信卫星大多为静止卫星，但由于卫星 的实际运行轨道和理想轨道总存在一定的偏 差，因此，静止卫星并非完全“静止”。
❖ 根据天线理论，天线主瓣的波束宽度反比于
程序跟踪：预测卫星轨道信息驱动天线；
手动跟踪：手工移动天线。
❖ 大中型固定地球站一般采用自动跟踪系统为 主，手动跟踪和程序跟踪为辅的方式。根据 地球站接收到的卫星所发的信标信号，检测 出误差信号，驱动跟踪系统，使天线自动地 对准卫星。
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星载SAR技术的发展趋势及应用浅析
未来星载SAR技术的发展趋势可以从技术、市场和政策等方面进行分析。在 技术方面，高分辨率成像和快速成像技术将是未来星载SAR技术的重要发展方向。 随着雷达硬件和信号处理技术的进步，星载SAR的成像分辨率将不断提高，能够 更好地识别地物特征和检测目标。快速成像技术也将得到进一步发展，以适应对 快速变化的目标进行监测和成像的需求。
3、科研成果丰硕。星载SAR技术在科研领域的应用越来越广泛，未来将有更 多的科研成果涌现。例如，利用SAR技术进行地形地貌研究、地质构造研究、气 象研究等，为人类认识地球和探索未知领域提供更多的科学依据。
星载SAR技术应用案例分析
以星载SAR技术在环境监测方面的应用为例，SAR技术可用于水体污染监测和 植被覆盖监测。例如，德国的TerraSar-X卫星搭载了X波段SAR传感器，能够获取 高分辨率的二维图像，用于监测水体污染和浮游垃圾。同时，利用多角度和多极 化方式的SAR数据，可以获取植被覆盖情况的信息，用于评估生态环境状况。
此外，数据压缩技术也将在星载SAR技术中发挥越来越重要的作用，以解决 数据传输和处理方面的挑战。
在市场方面，星载SAR技术将继续在各个领域发挥重要作用。例如，在灾害 监测领域，星载SAR可以提供大范围、高精度的地表信息，帮助进行灾害预警和 响应；在军事领域，星载SAR可以用于侦察、情报收集和战场监测等任务；在民 用领域，星载SAR可以应用于土地资源调查、城市规划、交通监控等众多领域。 随着应用领域的不断拓展，星载SAR市场规模也将不断扩大，吸引更多的投资者 和参与者。
2、智能优化和控制：未来星载相控阵天线的发展将更加注重智能优化和控 制。通过利用人工智能和机器学习等技术，可以实现天线的自动优化和智能控制。 这将使得天线在各种复杂环境下都能实现最佳的性能表现。
天线PPT课件(完整版)
天线发展简史
一、1886, 赫兹（Heinrich Rudolf Hertz, 1857-1894）
1839年法拉第（Michael Faraday, 1791-1867）发现、 1873年麦克斯韦(James Clerk Maxwell, 1831-1879)完成的电磁 理论，在1886年由海因里希· 鲁道夫· 赫兹建立了第一个无 线电系统，首次在实验室证实。
§1.1 辅助函数法
在远场区
E jA E jA E jA Er 0
1 j ˆE ˆ A H r r
天线辐射问题分析过程
§1.2 电基本振子
什么是电基本振子？ 一段通有高频电流的直导线，当导线长度远远小于
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天线发展简史
三、1980, 超大阵列（VLA）抛物面天线（Very Large Array Steerable Parabolic Dish Antennas） 位于美国新墨西哥州（Socorro, New Mexico）的超大阵 列天线由27面直径为25米的抛物面按Y型方式排列组成，是 世界第一个射电天文望远镜。其分辨率相当于36千米跨度的 天线，而灵敏度相当于直径为130米的碟型天线。
2 A k A J
2
A 4 A 4
－线电流
远场辐，忽略高阶项
1 n 2,3,4, rn
jkr e ˆA , ˆA , ˆAr , A r , r
r
1 ˆA , ˆA , 1 E je jkr 2 r r
天线与电波传播
绪论
天线的主要技术和发展趋势PPT精选文档
实际的电磁波传播并非在理想的自由空间 进行，而在一定的媒介中传输，不同的 媒介对无线电波影响是不一样的，在通常 的传输距离上，电波传播的损耗也是非 长大的。 电波传播分析
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天线发展史
• 最早的发射天线是H.R.赫兹在1887年为了验证J.C.麦克斯韦根 据理论推导所作关于存在电磁波的预言而设计的。自从这副天线 产生以后，天线的发展大致分为四个历史时期。
•
目前移动通信天线通过第一种方式实现一定程度的小型化，业 12
⑵多制式天线
• 未来多种制式共用一面超宽带天线，不仅天线工作频段覆盖 多个制式，而且可以根据系统的不同要求实现每一个制式的独立 调节。多制式天线的应用将节省建站成本和资源，灵活满足每种 制式的网络覆盖要求。
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（2.2）多制式天线应用
• 回到家后，戴柏马上拿了一条导线接上机器，狮子都能很快地保 持平衡，于是突发奇想：如果天线也能保持平衡，效果会怎样呢？ 回到家后，戴柏马上拿了一条导线接上机器外壳，另一条导线则 接到发射机输出，把两根导线对称摆开，这就成为一组新的天线。 感谢上帝，这种平衡天线非常好用！这就是大名鼎鼎的“双偶极” （DIPOLE）天线，为了纪念戴柏，而以他的名字来命名。接下来 的发明人是无线电爱好者崔伯 （Von Trap）。由于家里空间不够 大，无法架设双偶极天线，所以他沿着天线，每隔几英尺左右就 绕几个圈，好把过长的部分缠绕起来，并且在缠绕的电感上并联 电容，这就是“崔伯双偶极天线” (TRAP DIPOLE)，也叫陷波式偶 以认为是辐射电磁波的最小单元，任意线天线均可以 看成有一系列基本振子构成。
天线 发展历程
天线发展历程天线作为信息传输的重要工具，其发展历程也经历了漫长的变迁。
从最早的简单天线到现代的复杂天线系统，天线的发展可以说是随着科技的进步而不断演变。
天线的发展可以追溯到19世纪，当时无线电信号的传输成为人们关注的焦点。
最早的天线是由简单的金属线和金属棚构成的，主要用于信号的发射和接收。
当时的天线功能比较简单，信号传输范围有限，效果也不太理想。
然而，这一初步尝试的成功激发了人们的兴趣，推动了天线技术的进一步改进。
到了20世纪初，天线的种类和用途开始逐渐增多。
随着无线电通信的广泛应用，人们对天线的需求也越来越大。
此时出现了一系列的创新性天线设计，例如馈线天线、折羽天线等。
这些新型天线的出现使无线电通信的质量和可靠性有了显著的提升，标志着天线技术进入了一个新的时代。
20世纪中叶，随着雷达、卫星通信等新技术的出现，对天线的要求变得更加复杂和严苛。
这推动了天线技术的进一步发展。
为了适应更高频率的应用，人们开始采用微带天线，这种天线不仅结构简单，还能在小型设备上实现高效的性能。
同时，天线的工作频率范围也得到了扩大，从而为更多应用提供了便利。
到了21世纪，随着通信技术的飞速发展，对天线的要求更高。
无线通信网络、移动通信等新技术的出现，使天线的设计变得更加复杂和多元化。
为了满足不同应用场景的需求，人们不断提出新型的天线设计，例如多频段天线、宽带天线以及无线传感器网络天线等。
这些天线不仅能够适应不同频段的应用，还能够提供更加稳定和高效的信号传输。
未来天线的发展仍然面临许多挑战和机遇。
随着5G技术的快速普及，对天线的高频、大带宽、高速率传输能力等方面提出了更高的要求。
同时，随着电子产品的个性化和多样化，对天线在尺寸、重量、功耗等方面的限制也越来越大。
未来的天线将更多地融合进智能化设备中，并以更加微小化的形态呈现出来。
总的来说，天线的发展历程可以说是与无线通信技术的发展息息相关。
从最早的简单天线到现代的复杂天线系统，天线技术的进步不仅使人们的通信变得更加方便和高效，同时也推动了科技进步的步伐。
星载天线的结构
星载天线的结构星载天线是卫星通信系统中至关重要的组成部分，它负责在卫星与地面站之间传输信号。
随着卫星通信技术的不断发展，对星载天线的需求也越来越高，不仅要求天线具有较高的通信速率、较大的覆盖范围和良好的抗干扰能力，还要求天线结构轻便、紧凑、易于部署和维护。
本文将介绍星载天线的结构类型、关键技术和发展趋势。
一、星载天线的结构类型1.定向天线定向天线是一种具有较高指向性和较低旁瓣电平的天线，主要用于卫星通信系统中的点对点通信。
定向天线的结构主要包括反射器、馈源、跟踪控制系统等部分。
2.赋形天线赋形天线是一种具有多波束的天线结构，可以实现多个波束的同时传输和接收。
赋形天线的结构主要包括阵列、波束形成网络、馈电网络等部分。
3. 可展开天线可展开天线是一种能够在空间中展开并工作的天线结构，主要用于大型卫星通信系统。
可展开天线的结构主要包括展开机构、支撑结构、反射器、馈源等部分。
4.相控阵天线相控阵天线是一种通过控制阵列中各天线单元的相位来实现波束扫描和指向的天线结构。
相控阵天线的结构主要包括阵列单元、波束形成网络、馈电网络、相位控制单元等部分。
二、星载天线的关键技术1. 天线结构设计天线结构设计是星载天线研究的重要环节，主要包括反射器形状、阵列布局、馈电网络设计等。
在天线结构设计中，需要充分考虑天线的性能指标、重量、体积、材料等因素。
2.馈电网络技术馈电网络是星载天线的关键部分，主要负责将输入信号分配到各个天线单元。
馈电网络技术的研究重点包括网络拓扑结构、阻抗匹配、信号传输效率等。
3.波束形成技术波束形成技术是星载天线实现多波束的关键技术，主要包括数字波束形成技术和模拟波束形成技术。
波束形成技术的研究重点包括波束指向精度、波束宽度、波束切换速度等。
4.抗干扰技术星载天线在通信过程中容易受到各种干扰，如电磁干扰、噪声干扰等。
抗干扰技术是提高星载天线通信质量的重要手段，主要包括滤波技术、自适应波束形成技术、编码技术等。
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名称定义
装载在人造地球卫星上的 天线称为星载天线,是卫星 信号的输入和输出器,卫星 通信正是通过星载天线与地 球站天线之间互相传输电磁 波来实现信息传递。
星载天线
研究价值
天线技术一直是卫星通信发 展历程中的关键技术之一， 随着全球卫星综合通信网的 建立，星载天线需要不断的 突破和创新，以支持，促进 卫星通信的发展。
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各国首发卫星上的天线
Sputink1
explorer1
Asterix
大隅号
1957年10月4日前苏联发射了第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”采用了 4根鞭状天线
东方红1号
1958年2月1日在美国发射的第一颗卫星”Explorer 1“的天线是玻璃钢 纤维包裹着DP天线和交叉天线，进入轨道后，卫星将旋转并释放出交叉天线
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不同反射面天线波束形成方案应用
Alphasat-I-XL的馈源阵( 尺寸2.5m×2.5m×0.6m) 不同频段反射面天线的波束形成方案的应用实例
01 SFB
02 MFB
基本型成束法，国际上也称每束单 馈源( Single Feed per Beam，SFB)
增强型成束法，国际上也称每束多 馈源( Multiple Feed per Beam，MFB)
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基本成束法
SFB 是一种最直接最 简单的成束方式，每 个从天线口径中辐射 出来的点波束都是由 一个特定的馈源照射 一块反射面后形成的
04缺点
MFB 所需要的馈源单元 数量通常是SFB 所需的 数倍，使得馈电网络要 比SFB 成束方式复杂
第 14 页
不同频段反射面天线的波束形成方案选择
SFB/ MFB
L/S两个频段多波束天线通常采用MFB的成束方式 Ku /Ka 频段，SFB 和MFB 成束方式均适合 表面空间足够的通信卫星考虑馈电难度，SFB适合 安装空间有限、有极化复用要求的，MFB适合
场区。
02工作原理
2
在这种天线中, 多个馈 源照射单一反射面, 从
而在服务区内形成多个
子波束。通过调整子波
束的排列方式及各馈源
的激励系数, 就可以使
合成波束对于所覆盖的
特定服务区域赋形。
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反射面天线的多波束形成方案ห้องสมุดไป่ตู้
反射面天线与相控阵天线、透镜天线相比，具有重量轻、结构简单、设计技术成熟、性能优良等优点。 为了在星上产生更多高增益低副瓣的点波束，通常需要电大口径的星载天线，而反射面则是之前实现 多波束这一性能的最佳方案.反射面多波束天线的馈源通常由多个喇叭单元组成，其波束的形成方式可 分为基本型成束法和增强型成束法.
星载天线发展之路
演讲者：席强丽
目录
CONTENTS
全向波束天线
星载天线背景
赋形天线
多波束天线 星载天线未来趋势
1 Part
绪论
1-1 卫星通信历史 1-2 星载天线定义 1-3 星载天线价值
星载天线的背景
卫星通信
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站，转发无线电信号，在两个或多个地球站之间进行卫星 通信。自20世纪40年代提出如今已成为区域与跨洋通信、国家基础干线通信、国际军事通信、行业 及企业专网通信乃至个人通信的主要通信方式之一。未来全球无缝隙覆盖的天地一体化的海、陆、 空、天共用的能够提供各种宽带和多种业务的综合通信网是必然，这也促进了卫星上天线技术的更 新发展。
使用窄波束 使增益提高 频谱利用率提高
地面设备小型化 节约了生产成本
覆盖区域大 波束可调控 灵活性强
第 10 页
反射面多波束天线
01结构组成
反射面一般采用抛物 反射面, 为避免馈源的
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阻挡及馈源和反射面
间的相互藕合, 多采用
偏馈反射面系统。由
偏馈的抛物面和位于
焦点处的馈源阵组成,
反射面处于馈源的远
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主要发展历程
星载 天线
简单天线
主要是第一代卫星通信系统所用的天线，多为标准圆 或椭圆波束，70年代以前大多采用线状天线。
赋形天线
1975年以后开始第二代卫星通信，天线采用多馈源波 束赋形和反射器赋形，多波束天线开始普及。
多波束成 形
2000年以后第三代卫星通信中，广泛使用大型可展开 天线和相控阵天线，开展星上波束形成和地基波束形 成技术。
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2 多波束反射面天线 2-1 反射面天线 2-2 产生方式 Part
2-3 不同频段应用
多波束天线
多波束天线是应近代卫星通信容量的快速增长及多目标区域通信的发展需求而出现的，它向 空间辐射的电磁波由多个点波束组成，并且每一个波束都有一个对应的输入( 输出) 通道。通 信卫星上采用多点波束天线技术可以通过空间隔离来实现多次频率复用和极化复用，从而成 倍地提高通信卫星容量，成为第一代卫星通信以后星载天线领域研究的重点方向。
1970年4月24日，中国发射的“东方红1号”采用了202MHz的单极天线以及雷达上使 用了DP天线
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各国首发卫星
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第一代星载天线总结
第一代卫星系统各方面技术都是起步阶段，所以卫星上携带的无线设备都是最简 单基本的，搭载的天线大多采用的鞭状天线和双偶极天线，都是简单的线状天线。 其长度一般为工作波长的四分之一或二分之一。主要优点是：结构简单，使用方 便，全方向性。之后各国的探空之旅迅速的发展，尤其美国率先开始了卫星系统 中各方面技术的研发，天线技术也有了很大突破。
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增强成束法
MFB采用馈源阵列模 式排布，通过波束形 成网络向阵列单元激 励所需的振幅和相位， 以形成不同形状的多 波束，单个反射面便 能实现波束间的隔离 和波束赋形
01原理
02结构
02结构
MFB 四色复用波束形成方案
MFB
03优点
便于对波束数目和形状进 行灵活控制，对于不规则 区域的覆盖具有明显优势， 节约卫星表面空间，安装 相对方便，且各波束的指 向误差相对较小
000111原原原理理理
000222结结结构构构
SFB 四色复用波束形成方案
SSFFFBBB
0033优优点点
辐射效率高，便于同时生 成数量较多的点波束，馈 电方便，相邻波束间具有 较好的共极化和交叉极化 特性，并且可以收发共用
0044缺缺点点
所需要的反射面数量较多费用 大，在通过多块反射面来实现 多色复用时，需要在卫星表面 占据较大的空间，对安装精度 和异步展开精度要求高，而波 束指向性却相对差，并且难以 实现波束重构