星载天线发展之路.pptx

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
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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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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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
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
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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
1
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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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。
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
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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
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。
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
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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
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
Leabharlann Baidu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
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.