星载天线发展之路
对我国卫星通信产业技术发展的观察和思考_杨恪
The enterprise BLOG044对我国卫星通信产业技术发展的观察和思考一、卫星宽带多媒体通信是不可或缺的通信手段我国卫星通信始于上世纪七十年代，1972年我国首次组建了卫星地球站。
上世纪八十和九十年代是我国卫星通信产业的高速发展期，其中VSAT卫星通信的发展尤为快速。
从1993年VSAT通信业务向社会开放经营至今，VSAT卫星通信系统以其独特的方式在我国信息通信领域里扮演着越来越重要的角色，其网络建设已经遍布全国各地。
VSAT专用网络成为许多大型企业、商业团体、金融机构、新闻单位拓展业务的神经中枢。
在公众电信网络中，对于远距离的小容量通信，以及地面蜂窝网或寻呼系统的组网方面，VSAT系统也发挥了重要的作用。
进入21世纪后，国内卫星通信产业曾经历过一个衰落期，造成这种情况的原因主要来自两方面：1）以光纤为主导的地面固定网络和移动通信网络的迅猛发展对卫星通信产生很大冲击，挤压了卫星通信应用市场；2）就卫星通信系统本身而言，我国还没有形成一个完整的涵盖开发、研制到生产的产业链。
卫星通信终端尤其是室内单元设备、网管系统基本采用国外产品，卫星通信网络规模小，用户量少和业务单一是主要制约因素。
尽管如此，和地面网络相比，卫星通信仍有自己无可比拟的优势，这些优势可以归纳为：1）不受地域限制，覆盖面积大，服务范围广；+ 西安航天恒星科技实业（集团）公司 副总经理 杨恪卫星及其应用产业主要包括卫星制造、发射、运营以及地面设备制造和服务，作为我国战略性新兴产业的重要组成部分，卫星及其应用产业在国民经济的各个领域发挥着日益重要的作用，并迅速向传统产业渗透，呈现出较高的成长性和较强的产业融合性。
预计到“十二五”末，我国将有上百颗卫星在轨运行，从而形成较完备的应用卫星体系，为卫星应用产业快速发展奠定良好的基础。
可以预期，未来相当长一段时间都将是我国卫星应用的高速发展期，其中卫星通信、卫星导航、卫星遥感则是卫星应用产业的三大支柱。
星载数字调零天线接收技术
指 向的波束 ， 成与 多个 目标 的通信 ， 完 并可实 现灵 活 的波束赋形 、 描和捷 变 ， 扫 对各个 波束 的波束 宽度 和 旁瓣 高度进 行调 控 ， 高 系统 配置 的灵 活性 和 抗有 提 源 干扰 的能力 。采用 数字 多波束 相控 阵天线 可 以获
Ａ ｓｒｃ ： ｕｌ ｇ ａ ｔ ｎ ｅｈ ｏｏｙ ｉ ａ ｃ ｔ ａ ｐ ｒａ ｈ ｆｒａ ｔｊｍｍｉｇ ｉ ｏ ｂ ｔａ ｔＮ ｌｎ ｎｅ ａ ｔｃ ｎ ｌｇ ｓ ｒｉ ｌａ ｐｏｃ ｏ ｎｉ ａ ｎ ｎ ｃｍｍｕ ｉａ ｏ ｙｔｍ．Ｂ ｓｄ ｏ ｈ ｌａｙ ｉ ｎ ｉｃ — ｎｃ ｔ ｎ ｓｓ ｉ ｅ ａｅ ｎ ｔｅ ｍｉｔｒ ｉ ａｐｉａｉｎｏ ａｅ ｉ ｔｊｍｍｉｇ ａ ｄ ｉｃｒｏａ ｄ ｗｔ ｅ ｄｇｔｌｂ ａ ｆｒ ｎ ｅ ｈｏｏ ， ｉ ｐｐ ｒｄｓｕｓｓｔｅ ｄ ｓ ｎ ｐ ｌ ｔ ｆｓｔｌｔ ａ ｉ ａ ｎ ｎ ｏｐ ｒｔ ｉ ｔ ｉ ａ ｅｍ ｏｍｉ ｔｃ ｌｇ ｔ ｓ ａｅ ｉ ｓｅ ｅｉ ｃ ｏ ｌｅ ｎ — ｎ ｅ ｈ ｈ ｉ ｇ ｎ ｙ ｈ ｃ ｈ ｇ
本 文对 星 载调 零 天线 技 术 的体 制 进 行 了论 述 ，
更 加集 中 ， 而提高 天线 的增 益 ； 从 ②通 过 灵 活有 空
间滤波特 性 ， 提高抗 干扰 性能 ； ③可 同 时产生 多个波 束 ， 实现空分 多址 ， 高通 提 信 容量 。
０ 引言
目前 大多数 的卫 星通信 系统 采用 的是 宽波束 天 线 系统 ， 干扰 能力较 差 ， 抗 简单 的 同频 大功率 阻塞 干 扰就 有可 能使其 瘫痪 ， 缺乏 必要 的抗 干扰 、 摧毁 手 抗 段 ， 以在 当今 复 杂 的 电子 战环 境下 生 存 。星 载 调 难 零天线 抗干扰 接 收 技术 可 以在 复 杂 的信 号 环 境 中 ， 通过 实时调整 天 线 方 向 图 ， 波 束 的 主瓣 对 准 有 用 将 信号 ， 零点 对准 干扰信 号 ， 从而保 证输 出信 号处 于最 佳状 态 ， 卫星 通信 中有效 的抗 干扰 手段 。 是 在美 国的 国 防通 信卫 星 Ｄ Ｃ Ｉ 与 战略 战术 中 Ｓ ＳＩ Ｉ
星上处理技术
星上处理技术[英文名称] on board processing technology[定义]为了卫星通信能与宽带综合业务数字网（ISDN）、异步转移模式（A TM）标准兼容，卫星与光缆无缝连接，卫星必须克服带宽、传输质量、时延、雨衰及保密等问题，还必须具备星上交换能力。
因此，只有通过星上处理技术来实现。
星上处理技术包括：比特再生、前向纠错、基带解调、路由切换、编路、功率可控矩阵、信道带宽可调（数字滤波）、波束成形、多波束天线和切换以及星间链路等技术。
[国外概况]1976年发射的林肯实验卫星（LES）－8、LES－9两颗军用实验卫星上，首次进行了简单的比特再生和几个波束的多波束天线技术等星上处理技术实验。
由于这一技术可以降低干扰、改善信道质量，在随后的军用通信卫星中普遍采用了此项技术。
在1975年发射的国际通信卫星Intelsat-IV A，采用了两个波束的天线，从此，多波束天线技术开始发展。
80年代，由于商用通信卫星的飞速发展，静止轨道频率资源短缺，而多波束的频率复用特性使其具备了巨大优势，从而得到迅速发展。
从几个波束发展到了几十个、上百个波束，技术也发生了根本性的变化。
目前，除了多波束频率复用特性外，提高卫星有效各向同性辐射功率（EIRP）从而降低对地面终端的要求，也越来越受到重视。
但不同波束之间的用户连接困难问题，则需要连接不同波束的微波切换矩阵。
1991年1月发射Inteolsat-F1及随后发射的F2首次采用了微波切换矩阵，实现了6个波束之间的互连。
1993年9月发射的先进通信技术卫星（ACTS）是美国国家航空航天局（NASA）为保持美国在通信卫星领域的领先地位而研制的一颗具有多项星上处理技术的先进技术实验卫星。
它开创了星上处理技术的新局面。
有众多美国公司参与了ACTS计划的先期研制，从而使他们在星上处理技术方面前进了一大步，并为其以后的发展打下了牢固的基础。
其中摩托罗拉公司开发了星上基带交换技术、TRW、Loral等公司研制了点波束天线技术和微波交换矩阵、电磁科学公司研制了波束成形网络、TRW、休斯等公司研制了Ka频段发射和接收设备、Comsat和BBW公司开发了网络控制技术。
天线设计原理
射电磁波的电场平行于圆柱振子长度方向，则其 E 面为 yz 平面，H 面为 xy 平面。
表 0-1 给出了这两个天线的 E 面和 H 面及其方向图函数表示。
表 0-1 图 0-3 所示的八木天线和角锥喇叭天线的 E 面和 H 面及其方向图函数表示
5
《天线原理与设计》讲稿
王建
(a) 极坐标幅度方向图
(a) 直角坐标幅度方向图
(c) 极坐标分贝方向图
(d) 直角坐标分贝方向图
图 0-2 七元八木天线xy平面(H面,θ=90o)内的二维场强幅度和分贝表示的归一化方向图
天线方向图一般呈花瓣状，称之为波瓣或波束。其中包含最大辐射方向的波
瓣称之为主瓣，其它的称为副瓣或旁瓣，并分为第一副瓣、第二副瓣等，与主瓣
■三维方向图
以图 0-1(a)所示的典型七元八木天线为例，其辐射电场幅度的球坐标三维方 向图和直角坐标三维方向图如图 0-1(b)(c)所示。它们是以天线上某点为中心，远 区某一距离为半径作球面，按球面上各点的电场强度模值与该点所在的方向角 (θ ,ϕ )而绘出的。三维场强方向图直观、形象地描述了天线辐射场在空间各个方 向上的幅度分布及波瓣情况。但是在描述方向图的某些重要特性细节如主瓣宽 度、副瓣电平等方面则显得不方便。因此，工程上大多采用二维方向图来描述天 线的辐射特性。
图数据并绘出方向图。大多线极化天线的远区辐射电磁场一般可表示为如下形式
Eθ
=
E0
e− jβr r
f (θ ,ϕ )
(0.1)
Hϕ
=
Eθ η0
(0.2)
4
《天线原理与设计》讲稿
天线原理与设计(王建)1PDF版
可见，天线方向图是在远区球面上的场强分布。
●归一化方向图
f (θ ,ϕ ) F (θ ,ϕ ) = f (θ m ,ϕ m )
(0.3)
式中，(θm ,φm)为天线最大辐射方向；
f (θm ,φm)为方向图函数的最大值。
由归一化方向图函数绘制出的方向图称为归 一化方向图。由式(0.1)和(0.2)可以看出，天线远 区辐射电场和磁场的方向图函数是相同的，因 此，由方向图函数和归一化方向图函数表示的方 向图统称为天线的辐射场方向图。
为便于分析和研究天线性能出发，天线可以分为如下 几大类：
(1～6)章 (1) 线天线(Wire Antennas) —— ——(1
(8～10章) (2) 口径天线(Aperture Antennas) —— ——(8
(3) 阵列天线(Array Antennas) —(1章部分，5章)
(4) 透镜天线(Lens Antennas) —(10章部分)
六十和七十年代是天线发展的鼎盛时期。这 个时期在天线理论方法方面以及各项技术的应用 方面都在突飞猛进的发展。
(1)在天线理论方法方面
■几何绕射理论 ■平面波谱展开法 ■时域有限差分法 ■天线近场测量理论 ■矩量法 ■有限元法 ■时域积分方程法 ■阵列分析与综合理论
这些理论方法为天线的工程设计奠定了坚实的基础， 随着计算机技术的发展大都形成了计算机仿真的电子自动 化设计软件。
■ HFSS软件 ■ CST软件 ■ FEKO软件
■ IE3D软件 ■ FIDELITY软件
(2)在天线技术应用方面
卫星通信技术发展推动了卫星天线和大型地面站天线 的发展，出现了大型平面阵、卡塞格仑天线及各种反射面 天线馈源。 雷达制导、搜索、跟踪、预警技术的应用推动了单脉 冲雷达天线、相控阵天线，多波束天线的发展。 半导体技术的发展使无线电技术向毫米波、亚毫米波 甚至更高频率发展，对天线提出了小型化、集成化、宽带 化等一系列要求，出现了有源天线、微带天线和印刷天线、 印制板开槽天线、表面波天线、共形阵列天线等。 微带天线和印刷天线由于其具有小型化、低剖面、便 于集成，成本低、天线图案千变万化，所以至今仍在发 展，其方向包括阵列、极化、宽带、高效率、双频和多频 谐振等。
卫星天线、隐身材料、人工皮肤……产业用最前沿技术看过来
卫星天线、隐身材料、人工皮肤……产业用最前沿技术看过来为了进一步落实《纺织工业“十三五”科技进步纲要》和《产业用纺织品行业“十三五”发展指导意见》，促进行业科技成果转化，搭建行业新技术交流平台，6月22日，纺织之光科技教育基金会、中国纺织工业联合会科技发展部与中国产业用纺织品行业协会在广东省佛山市西樵镇举办“纺织之光”产业用纺织品重点成果推广活动。
各界代表200余人出席。
明确纺织科技发展目标中纺联副秘书长、纺织之光科技教育基金会常务副理事长叶志民在致辞中说，截至目前纺织之光科技成果推广活动已经举办了33场，推广先进成果近140项，对促进纺织科技创新成果、促进新产品开发、提高企业竞争力起到了积极的作用。
此次产业用纺织品科技成果推广活动是今年在产业用领域的第二次，目的是通过公益活动，宣传行业最新创新成果，促进上下游产业应用，推动行业高质量发展。
此次活动介绍的创新成果都是以近年来“纺织之光”获奖项目为基础，展示最前沿、最实用的技术，也是同行间的一次交流，必将对产品开发、提高质量、改善效益有所帮助。
中纺联副会长、中国产业用纺织品行业协会会长李陵申做了“我国纺织工业高质量发展与科技创新”报告，在介绍了我国纺织工业发展现状、科技创新发展成果、产业用纺织品创新发展后，他谈到了行业未来科技创新愿景。
他说，中国纺织科技发展战略目标是高端化、高技术化、多元化、生态化，以及研究未知领域。
高端化要增强品牌、设计、研发能力，优化加工制造环境和形态，提升产业非价格竞争力。
高技术化要开发完善碳纤维品种，拓展碳纤维民用应用，形成自主创新高性能纤维品种，研发和量产新兴产业用纺织品。
多元化要支持产业低成本、高品质工艺技术、装备和原材料，发展高附加值多功能纺织品，发展服务民生、改善和影响未来人类生活的纺织品。
生态化要开拓新型纤维资源，优化天然纤维品质，开发节能清洁染整新技术，研发无害安全纺织化学品。
在未知领域，重视对尖端性、前沿性纺织科技研究，重视对事物本质研究，形成纺织产业根本性和颠覆性创新。
天线方位角 俯仰角以及指向计算
创新实验课作业报告姓名: 王紫潇苗成国学号：1１21830101 1121８3０10６专业：飞行器环境与生命保障工程课题一双轴驱动机构转角到天线波束空间指向课题意义:随着科学技术的迅猛发展，特别是航天科技成果不断向军事、商业领域的转化,航天科技得到了极大的发展,航天器机构朝着高精度、高可靠性的方向发展。
因此对航天机构的可靠性、精度、寿命等要求越来越高,对航天器机构精度的要求显得愈发突出，无论是航天器自身的工作,还是航天器在轨服务都对其精度有着严格的要求。
航天器中的外伸指向机构通常指的是星载天线机构，星载天线是航天器对地通信的主要设备,肩负着对地通信的主要任务，同时随着卫星导航的广泛应用，星载天线就愈发的重要起来,而其指向精度的要求就愈发的突出,指向精度不足，将会导致通信信号质量下降，卫星导航精度下降等结果。
民用方面移动通信和车载导航等，军用方面舰船导航、精确打击等这些都对星载天线的指向精度有着极高的依赖性。
因此，星载天线的指向精度是非常重要的。
要保证星载天线的指向精度，首先就是要确保星载天线驱动机构在地指向精度分析的正确性,只有这样才能对接下来的在轨指向精度分析和指向误差补偿进行分析.星载天线驱动机构的末端位姿误差主要来源于机构的结构参数误差和热变形误差，这些误差是驱动机构指向误差最原始的根源，由于受实际生产加工装配能力和空间环境的限制，这些引起末端指向误差的零部件结构参数误差是必须进行合理控制的，引起结构参数变化的热影响因素是必须加以考虑的，只有这样才能使在轨天线驱动机构指向精度动态分析和误差补偿都得到较理想的结果。
纵观整个星载天线驱动机构末端位姿误差的分析，提出源于结构参数误差和热变形误差引起的星载天线驱动机构末端位姿误差的研究是必要的。
发展现状：星载天线最初大多是以固定形式与卫星本体相连的,仅仅通过增大天线波束宽度和覆盖面积来提高其工作范围,对其精度要求不是很高，但是随着航天科技的不断发展和市场需求的不断变化,这就要求，星载天线要具备一定的自由度,因此促使了星载天线双轴驱动机构的发展。
卫星移动通信发展现状及趋势
卫星通信关键技术最新进展姓名：唐聪班级：1402015学号：14020150005摘要：随着经济全球化的发展，人们对于移动通信的需求增加，同时军队对于卫星通信的要求也越来越高。
为满足未来移动通讯的发展需要，新一代的卫星通信系统应该具备速率快、覆盖广等优点本文从分析目前卫星通信系统出发，简述卫星通信系统的关键技术及最新进展，并对未来卫星通信系统的发展进行展望，以作为相关人员的参考。
目录0引言 (3)1卫星通信 (3)2卫星通信系统的特点及面临的问题 (3)2.1卫星通信的特点 (3)2.2功能 (3)2.3卫星通信发展历程 (3)2.4卫星通信面临的问题 (4)3卫星通信系统体系结构 (4)3.1体系结构分类 (4)(1)交互式宽带卫星Internet接入系统结构； (4)(2)非对称宽带卫星接入系统结构； (4)(3)宽带卫星骨干传输系统结构。
(4)3.2应用方面 (4)4卫星通信关键技术及进展 (4)4.1随机接入技术 (4)4.2多波束天线 (4)4.3星上处理 (5)4.4星间链路 (5)4.5卫星频谱资源 (6)4.6星地融合通信 (6)4.7卫星宽带通信 (6)5卫星通信发展展望 (7)5.1通信卫星的发展趋势 (7)5.2卫星通信的演进 (7)5.3卫星通信的结合 (8)5.4卫星通信宽带化 (8)6结论 (8)7参考文献 (9)0引言通信卫星始于1964年，当年在美国成立了国际通信卫星组织INTELSAT。
1965年，美国发射了第一颗商用通信卫星晨鸟号（“Early Bird”）。
之后，卫星通信技术及其应用蓬勃发展，取得了巨大的成功。
除了在军事领域中发挥着关键性的作用以外，卫星通信还为人们提供丰富多彩的电视广播和语音广播，为地面蜂窝网络尚未部署的偏远地区、海上和空中提供必要的通信，为发生自然灾害的区域提供宝贵的应急通信，为欠发达或人口密度低的地区提供互联网接入等…但是卫星通信自身存在的弱点却使得它长期以来一直作为地面固定、无线或移动通信系统的一种补充通信方式。