《電子技術(shù)應(yīng)用》
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寬帶多波束星載相控陣天線技術(shù)
電子技術(shù)應(yīng)用
何凌云,梁宇宏
中國(guó)西南電子技術(shù)研究所
摘要: 為了滿足星載Ka波段相控陣天線瞬時(shí)工作帶寬大、同時(shí)多波束的需求,設(shè)計(jì)了一種基于子陣內(nèi)相移和子陣間延遲的寬帶模擬多波束相控陣天線。設(shè)計(jì)的28×28單元陣列分為4個(gè)子陣列結(jié)構(gòu),子陣列內(nèi)的每個(gè)單元使用移相器,子陣列之間使用延遲線。這種移相器和延遲線的組合控制方案可以實(shí)現(xiàn)相控陣天線的寬帶廣角掃描。仿真結(jié)果表明,在800 MHz的瞬時(shí)工作帶寬和±54°的掃描角下,所提出的天線的指向精度偏差不超過(guò)0.4°,增益惡化不超過(guò)0.5 dB。同時(shí),采用封裝天線(AiP)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了天線的輕薄化、集成化,適用于寬帶多波束星載相控陣天線的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞: 寬帶 多波束 星載相控陣
中圖分類號(hào):TN86 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244901
中文引用格式: 何凌云,梁宇宏. 寬帶多波束星載相控陣天線技術(shù)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2024,50(6):77-83.
英文引用格式: He Lingyun,Liang Yuhong. Wideband multi-beam technology for satellite-borne phased array antennas[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(6):77-83.
Wideband multi-beam technology for satellite-borne phased array antennas
He Lingyun,Liang Yuhong
Southwest China Institute of Electronic Technology
Abstract: To meet the requirements of large instantaneous operating bandwidth and simultaneous multi-beams of the satellite-borne Ka-band phased array antenna, a wideband analog multi-beam phased array antenna based on intra-subarray phase shift and inter-subarray delay is designed. The designed 28×28 unit array is divided into four subarray structures, with phase shifters used for each unit within the subarrays and delay lines used between the subarrays. This combined control scheme of phase shifters and delay lines can achieve wide-band and wide-angle scanning of phased array antennas. The simulated results show that, at an instantaneous operating bandwidth of 800 MHz and a scanning angle of ± 54°, the pointing accuracy deviation of the proposed antenna is no more than 0.4°, and the gain deterioration is no more than 0.5 dB. At the same time, the Antenna-in-Package (AiP) architecture is used to achieve the lightness, thinness, and integration of antennas, which is suitable for the design of wideband multi-beam satellite-borne phased array antennas.
Key words : wideband;multi-beam;satellite-borne phased array

引言

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)最早可追溯到1987年摩托羅拉公司發(fā)布的銥星(Iridium)計(jì)劃,至今主要經(jīng)歷了3個(gè)階段:

20世紀(jì)80年代~2000年,以銥星和全球星(Globalstar)等星座計(jì)劃為代表,主要提供語(yǔ)音、低速數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等服務(wù)。

2000年~2016年,以新一代銥星、全球星和軌道通等星座計(jì)劃為代表,主要定位是對(duì)地面通信系統(tǒng)的補(bǔ)充和延伸。

2016年至今,開(kāi)始與地面通信網(wǎng)絡(luò)融合。本階段以星鏈(Starlink)、一網(wǎng)(OneWeb)以及中國(guó)星網(wǎng)等星座計(jì)劃為代表,也稱為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代[1-5],開(kāi)始與地面通信系統(tǒng)進(jìn)行更多的交互和發(fā)展。為了應(yīng)對(duì)高通量的需求,星地傳輸?shù)墓ぷ黝l段也進(jìn)一步提高。

我國(guó)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是由國(guó)家主導(dǎo)研制的全球覆蓋低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng),未來(lái)將建設(shè)形成高、低軌衛(wèi)星協(xié)同的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展布局,使其具備全球覆蓋的通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力,成為全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要主導(dǎo)力量。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要由空間系統(tǒng)、地面系統(tǒng)以及應(yīng)用系統(tǒng)3個(gè)部分組成??臻g系統(tǒng)指各軌道衛(wèi)星;地面系統(tǒng)包含運(yùn)控中心、信關(guān)站、測(cè)控網(wǎng)等;應(yīng)用系統(tǒng)又包含用戶終端、服務(wù)云等,如圖1所示。


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作者信息:

何凌云,梁宇宏

(中國(guó)西南電子技術(shù)研究所,四川 成都 610036)


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