通信卫星天线技术的新发展
0个小型辐射部件,由2个带状线功分器配合其工作 。
Ku频段的接收、发射天线,安装在卫星面向地球的面板上,确保中心在法国椭圆覆盖的线性共极化。两套主馈源向双栅反射器馈电。采用频率复用技术的11条36MHz带宽信道,若实现同时 利 用,必须在整个发射频段(12.5～１２.７５ＧＨｚ)和接收频段(14～１４.２５ＧＨｚ)采用极化鉴别方法。
用于保密的政府通信和军用通信,采用8/7GHz转发器,需要4副天线。
2副发射和接收分开的喇叭天线,采用正交圆极化方式工作,实现全球覆盖。
高增益的接收、发射天线使用了可控反射器,它可允许在地球可视表面的任何地方安排覆盖 。反射器可根据遥控指令信号定向,采用2轴定向机构,可以实现0.01°方位变化增量。
在卫星西面板上安装了高增益接收/发射天线,这副天线对欧洲的某些地区可实现成形波束覆盖。2.2米直径的可展开反射器,采用碳纤维增强薄壳,由具有波束成形网络的多馈源馈电。
二、有源天线技术
尽管天线工程已有60多年的历史,但可以肯定地说,目前天线技术最新发展之一,是微带天线技术,而这一新技术最早在空间领域应用。从大的方面讲,微带天线的发展主要受系统对天线使用要求的推动,这些使用要求主要有:低的型面变形、低重量、低成本、容易组装成阵列、容易采用微波集成电路和容易极化分集等。
初期的微带天线配置的主要缺点是:带宽窄、存在杂散馈电辐射、极化纯度较差、功率低、容差能力小等。
为了满足不断增长和性能更高的空间系统的要求,阿尔卡特公司在微带天线中主要的开发工作是试图克服上述问题。这些工作涉及到新的专用微带天线配置技术的开发及精确分析和综合分析模型技术的开发,目的是掌握微带天线技术的固有限制,实现有源天线设计和有源天线结构的最佳化。
1可全部重构的Ku频段有源天线
从未来通信卫星技术发展的角度,阿尔卡特公司正在实施一项可使有效载荷全部重构的准备技术计划,新开发的天线分系统计划在法国试验一颗卫星(STENTOR)上进行验证飞行。
该新型天线设计的基本任务是提供16个同时照射的单独波束,对整个欧洲的覆盖,或者是圆形,或者是等值线成形覆盖,提供上、下行链路使用。
该项技术计划的目的是对这种天线的关键技术和工艺、对有源天线结构的全面设计等有代表 性的技术验证给予确认。
该天线采用两个分开指向的辐射阵列(DRA),一个用于下行链路(发射天线,10.95～１２.７ ５GHz);一个用于上行链路(接收天线,14～１４.５ＧＨｚ）。这两个阵列均安装在卫星面向地球的面板上。
发射天线的基本技术是:
·包含64个双极化层叠组件辐射器的辐射板,对于穿越每个波束的全部覆盖区,具有大于34dB 的极化鉴别能力。
·输出高电平部分采用128.5W的固态功率放大器和滤波器。
·2个波束成形网络,各采用一种极化,每个均具有8条输入和64条输出信道功能，配之以功分器、有源模块(移相器和衰减器)功率合成和有关的指令与控制板。
从结构、辐射器数量和控制点数量的角度,接收天线配置和发射天线是类似的。
所有必要的空间鉴定验证计划都在实施，主要有:
·对于系统结构必须考虑热控限制的大功率有源模块。
·配线系统必须确保所有部件间完整的电磁兼容能力。
·复合材料加层结构必须埋进热管。
2高灵活性的移动通信天线
现在卫星移动通信是主要的发展方向,为此出现了低轨道星座、中轨道星座和静止轨道多种方案和系统。
L频段的有源天线有许多优点,它可以提供所有覆盖地球所需要的波束。发射阵列天线高的等 效全向辐射功率往往在全球波束和高增益点波束(最高到24个)之间分配。波束之间要求高空 间隔离,以允许频率复用和与使用相同频段的其它卫星间的隔离。但最重要的是每个波束之 间 等效全向辐射功率的交换能力,以处理业务的不确定性和在整个卫星寿命期间性能的变化。
阿尔卡特公司研究和设计了两种移动通信天线,即直接辐射阵列天线和聚焦阵列馈源反射器 天线。为使无源交调产物达到最小程度,在叠层子阵列的设计中,已经考虑了无源衰减因素。 对全部为铝材的激光焊接子阵列和碳增强聚酰胺酯复合材料子阵列,均测量了很低的( 低于-140dBC)第7阶无源交调电平,并发现在其整个温度范围(-100～＋１２０°C)内,这 种无源交调产物也是很稳定的。
3有效载荷遥测有源天线
未来的卫星地球观测系统将需要高速率有效载荷数据遥测系统,从而要求发展满足60°半锥角覆