卫星通信300字论文

未来,现代科技产物—电脑,将逐渐被社会淘汰,成为落后的标志,人类将发明新的通信工具—“传呼通信器”,她将主导今后的世界通信潮流.“传呼通信器”将依靠卫星传播数据,像手机一样可以随身携带.她传播数据之快,能量之大,是前所未有的.“传呼通信器”,有收邮件或发邮件的功能,速度非常快,网络、电视、电影资料都只需0.01秒就能收到或发出；它还有录音写文件的功能,你先选择什么话,例：广东话、普通话.,然后你再把你说的内容说出来,它就把正确的字显示在屏幕上；它还有打印的功能,如果你要打印,就按开出打印,就会弹出一个打印器,你按打印,它就把你写得文档打印出来,如果你不用了,就按收回打印,它就把打印器缩起来了；它还可以随时上网,你只要说出你要的查找的内容,他就会把你查找的内容显示在屏幕上；它还有看电视的功能呢,只要你说出你要看的频道,它就会把要看的频道显示在屏幕上.未来的通信真发达啊!

卫星通信双线极化天线馈源阵列分析的论文

摘要 ：本文介绍了一种用于Ku频段卫星通信的双线极化天线馈源阵列，该馈源阵列可应用于单反射面或双反射面的卫星通信天线中，实现对通信卫星的小角度、高速、高精度电子波束扫描和跟踪，降低卫星天线对机械伺服结构精度和动态跟踪的要求，从而大幅降低伺服系统成本，拓展动中通卫星天线在民用领域的应用。

关键词 ：馈源阵列；动中通；微带天线

1引言

星地动中通天线系统满足了用户通过卫星在动态移动中传输宽带数据信息的需求，使车辆、轮船、飞机等移动载体在运动过程中可实时跟踪卫星，不间断传送语音、数据、图像等信息[1][2]。目前，动中通天线主要用Ku频段与固定轨道卫星进行通信[3]，需同时覆盖上行/下行频段，其中上行频段为13.75-14.5GHz，下行频段10.95-11.75GHz、12.25-12.75GHz，上行和下行频段为双正交的线极化。为保证卫星与地面移动设备间的流畅通信，动中通天线要实时指向通信卫星，同时为避免天线发射时对邻近卫星的干扰，移动设备在运动中天线的跟踪误差要小于0.1°，并且馈源也要进行旋转跟踪，接收和发射间的极化隔离度要大于30dB[4][5]。国内外已有多家企业推出了动中通天线产品，如以色列RaySat公司的多组片天线、美国TracStar的IMVS450M产品等[6]。为满足天线对卫星的高精度实时跟踪对准的要求，上述动中通天线中均包含有自动跟踪系统，在初始静态情况下，由GPS、经纬仪、捷联惯导系统测量出航向角、载体所在位置的经度和纬度及相对水平面的初始角，然后根据其姿态及地理位置、卫星经度自动确定以水平面为基准的天线仰角，在保持仰角对水平面不变的前提下转动方位，并以信号极大值方式自动对准卫星。在载体运动过程中，测量出载体姿态的变化，通过数学运算变换为天线的误差角，通过伺服机构调整天线方位角、俯仰角、极化角，保证载体在变化过程中天线对星保持在规定范围内，使卫星发射天线在载体运动中实时跟踪地球同步卫星。高精度的伺服系统始终是传统动中通天线系统的关键部分。通常情况下，由于动中通天线具有较大的口径（一般约为0.8~1.2m）及重量，造成了高精度伺服系统具有较高的成本。目前，应用于动中通天线的高精度伺服系统成本动辄数万、甚至超过十万，占整个动中通天线系统成本的很大部分，限制了动中通卫星天线在民用领域的广泛应用[5]。

2双线极化天线馈源阵列

为了克服现有的动中通天线跟踪伺服系统所需精度高、成本高等缺点，我们开发了一种双线极化天线馈源阵列，可应用于单反射式或卡塞格伦式卫星通信天线中，结合后端的多通道数字波束形成（DigitalBeamForming，DBF）技术实现天线系统的机电融合跟踪，最终通过“大角度低精度机械跟踪”与“小角度多通道DBF精确跟踪”相结合，在实现天线系统对卫星的高精度跟踪对准的同时，降低对伺服系统的精度要求，从而降低伺服系统的成本。此馈源阵列为中心对称式结构，阵列的中心放置在单反射式或卡塞格伦式天线的焦点处，当对阵列中不同单元进行馈电时天线将辐射不同指向的高增益波束，此时再结合后端的高精度DBF技术可实现小角度范围内高精度的波束指向控制。馈源阵列采用基于微带印刷电路板的“法布里-帕罗”天线形式，阵列由三层结构组成，其中底层为带金属地板的微带反射板，中间层为微带形式的天线结构，顶层为一块起增强定向性作用的纯介质板。

2.1底层结构

馈源阵列的底层为一侧附铜并开有8个馈电孔的介质板，SSMA以及空心铜柱通过馈电孔焊接在底层介质板上，发射天线馈口和接收天线馈口分别有4个馈电孔。图2为底层电路板结构示意图。

2.2顶层结构

顶层介质板是将覆铜板全部刻蚀掉的介质板，构成了“法布里-帕罗”的上层结构。图3为顶层电路板结构示意图。

2.3中间层结构

中间层电路板两侧分别刻蚀了发射天线、接收天线及其附属馈电线路，其中，为焊接方便，焊盘均在一侧。为隔绝表面波对天线方向图的影响，天线阵列由格状金属条带分割，电路板两侧均有金属条带，并由金属化通孔相互导通。图4为中间层电路板结构示意图。中间层电路板上的微带阵列单元采用一对交叉的金属偶极子结构分别实现收/发的功能，两金属偶极子分别印刷于中间层微带介质板的正面与背面，分别工作于收/发（下行/上行）频段，并且交叉偶极子结构可对应实现收/发所要求的两正交线极化。阵列单元通过同轴底馈的方式实现馈电，其中偶极子的两臂分别与同轴接口的内芯以及外壁通过一段印刷细导线相连，这里采用细导线以减小馈电结构对收/发间隔离的影响。为进一步减小馈电结构对收/发间隔离所带来的影响，在设计中将同一位置处的两偶极子结构通过一段印刷细导线相连，通过其长度、粗细等参数可利用合适的对消手段来实现收/发之间的高隔离。通过在阵列单元周围引入一圈密集的金属化通孔结构，并且在电路板上设计金属附加结构以隔离介质中的表面波，从而降低阵列单元间的互耦。

2.4馈源阵列的装配

馈源阵列的三层电路板由数个尼龙螺柱进行固定，图5是馈源阵列的立体分解及整体装配示意图。在馈源阵列结构中，通过调节金属偶极子的'臂长，可调节天线的工作频率。通过调节顶层介质基板与中间层电路板间的距离，可方便地调节辐射增益以适应不同反射面尺寸及焦距的需求。

3仿真及实测效果

馈源阵列的端口1、端口3、端口5、端口7为接收端口，端口2、端口4、端口6、端口8为发射端口。图6是馈源阵列的仿真和测试回波损耗结果图。由图6可见，接收端口和发射端口回波分别在12.25-12.75GHz和13.75-14.5GHz范围内小于-10dB，达到了良好匹配。图7是馈源阵列在工作频点12.5GHz的仿真及实测接收方向图。由图7可见，工作于12.5GHz时，天线在天顶方向的增益为15dB，副瓣比主瓣低10dB（仿真）/18dB（实测）。图8是馈源阵列在工作频点14.1GHz的仿真及实测发射方向图。由图8可见，工作于14.1GHz时，天线在天顶方向的增益为15dB，副瓣比主瓣低11dB（仿真）/10dB（实测）。

4结束语

本馈源阵列采用微带印刷电路板结构，简单紧凑、工艺成熟、加工简单、成本较低且适用于大规模生产。相比于传统的波导口、波导喇叭等馈源结构，可在较小的面积内实现多个单元以及收/发通道，从而利于实现更高精度的波束指向控制。同时，馈源阵列采用的对消技术可在天线结构端实现同一位置处接收/发射通道之间30dB的隔离度，减轻了后端器件的压力。从实际应用来看，天线馈源阵列与主反射面配合，实现了动中通卫星天线对Ku频段通信卫星的小角度、高速、高精度电子波束扫描和跟踪。采用这种技术，大幅降低了天线对伺服系统精度和动态反应速度的要求，把伺服系统的成本降低了一个数量级，有助于推动卫星天线在天地一体化通信中的规模应用。

参考文献

[1]徐烨烽.创新引领、精进发展、规模应用-谈动中通天线发展新趋势[J].卫星与网络，2013，09：39-40.

[2]LouisJ.，IppolitoJr著.孙宝升译.卫星通信系统工程[M].北京：国防工业出版社，2012，3.

[3]MiuraA.，Yamamotos，Huan-bangLi，etal.Ka-BandAeronauticalSatelliteCommunicationsExperimentsUsingCOMETS[J].IEEETrans.onVehicularTechnology，2002，51（5）：1153-1164.

[4]刘昌华.移动载体卫星通信系统天线跟踪技术的研究[硕士学位论文].西安电子科技大学，2009，3-4.

[5]汤铭.动中通伺服系统的设计[J].现代雷达，2003，25（4）：51-54.

[6]阮晓刚，汪宏武.动中通卫星天线技术及产品的应用[J].卫星与网络，2006，3：34-37.

一、迅速发展的中国运载火箭技术1956年10月8日，中国第一个火箭导弹研究机构——国防部第五研究院正式成立，这标志着中国航天事业从此拉开序幕。1970年4月24日，中国长征1号运载火箭在甘肃酒泉卫星发射中心成功地发射了第一颗人造地球卫星“东方红1号”，迈出了中国发展航天技术的第一步，标志着中国已正式进入航天时代，并使中国成为世界第五个独立研制和发射卫星的国家。1981年9月20日，中国用风暴1号运载火箭同时将3颗卫星送入轨道，它使中国成为世界第三个实现一箭多星技术的国家。1984年4月8日，中国用新研制的长征3号火箭首次将东方红2号试验通讯卫星送入赤道上空静止轨道运行，中国由此成为世界第三个掌握氢氧发动机技术的国家和第五个独立发射地球静止轨道卫星的国家。1988年9月7日，中国长征4号甲运载火箭成功发射中国第一颗风云1号A气象卫星，它表明中国是世界第四个掌握发射太阳同步轨道卫星技术的国家和第三个拥有极轨气象卫星的国家。1990年4月7日，中国长征3号运载火箭成功地发射了美国制造的亚洲1号通信卫星，使中国成为世界上第三个进入国际卫星发射服务市场的国家。1999年5月10日，长征4号乙火箭首次发射获得成功，并把风云1号C气象卫星和实践5号科学实验卫星送入轨道，这也是长征系列火箭第65次飞行，总计发射卫星80颗，其中中国卫星51颗，外国卫星29颗。中国运载火箭的捆绑技术、氢氧发动机技术、一箭多星技术、发动机真空状态下二次点火技术等，使地球同步轨道运载能力从1.5吨提高到5吨，低地球轨道运载能力从2.5吨提高到9.2吨，同时成功开发了用于近地点变轨的EPKM固体发动机和用于发射铱星的卫星分配器。长征火箭的最大运载能力与发射入轨精度已与美国、俄罗斯、欧空局的火箭相当。目前，中国长征系列运载火箭技术已处于国际先进水平。二、飞速发展的中国卫星技术自1968年2月20日中国空间技术研究院成立以来，中国的卫星技术也取得了飞速发展，研制成功了实验卫星、返回式遥感卫星、地球静止轨道通信卫星和气象卫星、太阳同步轨道气象卫星、地球资源卫星等，并在卫星返回、一箭多星、卫星通信、卫星遥感、卫星姿控、卫星热控、微重力试验和空间环境地面模拟试验等方面达到较高水平，其中有些项目已跨入世界先进行列。1984年4月8日，中国试验通信卫星发射成功，开创了中国卫星通信的新时代。目前中国已成功发射了5颗东方红2号系列通信卫星，承担着全国30路对外广播、中央电视台一、二套节目和8000路卫星电话的传输，使全国收看电视的人口覆盖率由30％提高到83％～84％。1997年5月12日，载有24个C波段转发器的中容量通信卫星“东方红3号”顺利入轨，它可同时转发6路彩色电视和近8000路双程电话，相当于6颗东方红2号甲卫星，能满足2000年甚至更长一段时间卫星通信的要求。1988年、1990年和1999年，中国先后发射了3颗风云1号极轨气象卫星，1997年发射了首颗风云2号静止轨道气象卫星，这不仅使中国成为世界第三个同时拥有两种气象卫星的国家，而且还大大加速了中国气象卫星的现代化，使其在天气预报、减灾等领域发挥了重要作用。1991年7月～8月，长江流域遭受特大洪涝灾害，要不要分洪是个重大决策问题，气象部门根据气象卫星的云图资料，及时、准确地判断出天气变化趋势，帮助政府作出了不分洪的决定，使40万人免离家园，4万公顷良田免遭水淹，仅此一项就减少损失6亿多元。1975年11月26日到1996年10月20日，中国共发射17颗返回式卫星，其中16颗安全回收。回收成功率达94％，这些返回式卫星是遥感技术卫星，它所获得的卫片具有比例尺较大、图像清晰、灰度等级较高、视野开阔、速度快、地面分辨率高等特点。因此，在国土资源普查、地质勘探、水利建设、地图测绘、环境监测、铁路选线、文物考古、城市规划等领域得到广泛应用。例如，在修建大秦铁路时，最初认为桑乾河是不可通行的地段，铁路需绕行40千米，还要占用数千亩良田，后对返回式遥感卫星的卫片研究后发现，桑乾河的地质条件可让铁路通过，这样就为国家节省了4亿多元的投资。1988年8月22日，中国空间技术研究院（CAST）和巴西空间研究院（INPE）在北京签订了关于联合研制中巴地球资源卫星的协议书，并于1999年10月14日用长征4号运载火箭成功地将中巴联合研制的首颗地球资源卫星送入预定轨道。地球资源卫星是一种利用星载遥感器获取地球表面图像数据，用以进行地球自然资源调查和生态环境监测的遥感卫星，具有视点高、视域广、数据获取快和可重复覆盖、连续观测等特点，可在国土整治、农林、水利、地矿、测绘、海洋和环境等方面大显神威。它的研制成功，标志着中国传输型遥感卫星研制已获得突破性进展，填补了中国没有自主的陆地资源遥感卫星的空白。三、中国已具备载人航天的基本条件1961年4月12日，苏联航天员加加林乘“东方1号”宇宙飞船进入太空，开创了载人航天之先河。载人航天是人类驾驶和乘坐载人航天器在太空中从事各种探测、研究、试验、生产和军事应用的往返飞行活动。其目的在于突破地球大气屏障和克服地球引力，把人类活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空，更广泛深入地认识整个宇宙。并充分利用太空和载人航天器的特殊环境进行各种研究和试验活动，开发太空极其丰富的资源。截止到1998年底，全世界共进行了216次载人航天飞行，其中美国124次，苏（俄）92次，共有795人次上天，开展了前所未有的空间实验活动。40多年来，中国一代代航天人以“两弹一星”精神创造了一个个奇迹，如今在运载器、测控、发射场和返回式航天器等方面已跨入世界先进行列。这一切，都为中国载人航天的发展奠定了坚实的基础。首先，中国目前已拥有发射载人航天飞船的运载工具。前苏联和美国第一代载人飞船东方号和水星号重量分别是4.73吨和1.8吨；第二代飞船联盟号和双子星座号的重量分别为6.9吨和3.8吨，而中国现有的长征2号E运载火箭的发射能力，已能把9.2吨有效载荷送入近地轨道，上述苏（俄）、美两代载人航天飞船均可被它发射入轨。其次，中国研究空间航天器的生命保障系统已有20多年历史。早在1964年，中科院生物物理研究所就进行了航天生物学、医学试验。1990年10月，中国首次载有高等动物的科学试验卫星在太空运行8天后安全返回地面，搭载的有小白鼠、果蝇、蚕卵和植物种子等生命体。试验显示：中国航天器生命保障系统的设计是成功可靠的。第三，中国已成功地进行了不载人飞船的发射试验。1999年11月20日6时30分，中国第一艘不载人试验飞船“神舟”号在酒泉卫星发射中心用新型长征运载火箭发射升空，并于21日3时41分在内蒙古中部地区成功着陆。“神舟”号试验飞船的成功发射与回收，标志着中国载人航天技术又有新的重大突破。此外，中国目前有两名航天员被派往俄罗斯接受培训，还有一批航天员在国内太空人培训基地接受训练。总之，中国已具备了载人航天的基本条件，中国的载人航天已万事俱备、呼之欲出