1-杜彪-低轮廓“动中通”天线技术
国内动中通系统技术介绍
国内动中通天线自跟踪技术介绍1 动中通卫星通信系统的组成 (1)2 动中通天线跟踪方式介绍 (2)2.1 精确指向跟踪系统 (2)2.2 单脉冲自动跟踪方式 (3)2.3 混合跟踪方式（差分GPS） (3)3 动中通惯导比较 (4)1 动中通卫星通信系统的组成动中通卫星通信系统主要由天线自动跟踪系统和常规卫星通信系统两大部分组成，其中天线自动跟踪系统是关键技术。
2 动中通天线跟踪方式介绍目前，国内动中通系统天线自动跟踪系统有三大类：1精确指向跟踪系统；2单脉冲自动跟踪系统；3混合跟踪系统（差分GPS），这几种方式根据其技术特点，应用范围有所不同，分别介绍如下：2.1 精确指向跟踪系统精确指向跟踪方式根据车辆运动过程中位置（经度、纬度、高度）及姿态（航向角、俯仰角及横滚角）等参数，计算出天线指向卫星的方位角，俯仰角和极化角。
该系统要求陀螺惯导系统精度高，稳定性好（不漂移），但不能解决卫星定点位置的漂移问题，因而此种方式的优点是不需要捕获引导，可实现盲対星，不怕遮挡（但卫星通信本身还是怕遮挡的）。
但缺点是高性能高稳定度陀螺惯导（法国进口光纤惯导）价格昂贵，而且不能解决卫星定点位置的飘移，因而跟踪精度稍低。
经过国内相关机构多次调研和实际测试，在相同精度的陀螺设备中，激光陀螺比光纤陀螺的漂移累计周期短，一年内需进行多次相校。
进口光纤陀螺稳定周期长，漂移累积小，一般选用OCTANS法国高精度光纤陀螺惯性导航系统作为该跟踪系统的测姿部件。
相关指标如下：2.2 单脉冲自动跟踪方式单脉冲自动跟踪方式是跟踪卫星的信标，其主要的技术特点是利用单脉冲精密跟踪技术，实现卫星通信天线在移动载体上对卫星的精密跟踪。
因而主要的优点是跟踪精度高，不怕卫星漂移(由于受太阳和月亮引力的影响，静止卫星会在一个与地球赤道平台夹角不断变化的倾斜轨道上运行。
假设卫星轨道的东西位置保持不变，则从地球显道表面观察卫星的日漂移轨迹是一个对称于同步静止卫星轨道位置的“8”字形)。
动中通培训资料
3 新型动中通：新品研发
与Starling合作研发有源阵列动中通 天线，该系统采用宽带天线单元， 多天线子阵合成技术，极化自动实 时跟踪，代表了合成天线的最高水 平。目前正在联合研制针对中国市 场需求的新型通信天线。
3 新型动中通
随着市场需求多元化发展， 低抛动中通和平板动中通已成为当 前世界“动中通”发展的主要方向 ，特别是高空载体和小型化车辆的 安装，对动中通的高度、重量、功 耗提出了严格的要求，传统的抛物 面天线已不能满足市场的需求， 但是，国内在这里领域的研究还处 于论证和样机的试验阶段，还没有 成熟的产品问世。
2 动中通技术
信标极值跟踪
原理
闭环跟踪，先在电子罗盘和GPS引导下使天线基本对准目标卫星， 此时利用天线接收的信标信号进行扫描，使天线对准卫星；当载 体运动时，利用专家库和超前控制等技术进行跟踪，在低成本下 实现高精度跟踪
特点
1、闭环跟踪，跟踪精度相对较高； 2、无高成本的惯导和单脉冲跟踪接收机，成本相对较低； 3、控制比较复杂。
3 新型动中通：国外产品
美国TracStar公司产品 IMVS450M型天线
IMVS450M天线为柱面 天线，其高度为30cm，直 径为1.2m，重75kg，属中 等轮廓天线系统 ，等效口 径为0.45m，采用INS惯导 模块、GPS和AGC电平进 行跟踪。
3 新型动中通：国外产品
以色列Starling公司MiJET型天线
跟踪技术：惯导（激光或光纤陀螺）跟踪
原理 开环跟踪，利用激光或光纤陀螺得到天线载体的精确姿态，从而控制天 线准确对准卫星，对惯导系统的精度要求很高。 特点
1、国外同精度激光和光纤陀螺价格相当，光纤陀螺制作工艺相对简单，低 温、 抗冲击性能好，飞船和卫星上基本用光纤陀螺。 2、国内激光陀螺已定型小批量生产，光纤陀螺还没生产出来。因为禁运， 所以国内激光陀螺一般用俄罗斯90年代初技术的中低精度陀螺来组合，需 GPS辅助，且可靠性低，但价格较低，约为30~40万左右。 3、进口光纤陀螺组合平均无故障时间是国产的6-10倍。 4、现有技术下国产激光陀螺的高压电源和密封性（内充惰性气体）比较差。
动中通培训资料教材
动中通
1 动中通
动中通是一种车载（机载、船载）卫星通信天线系统，该天 线系统能在载体移动过程中始终对准卫星，保证卫星通信连续不 间断，一般使用0.6~1.2米的环焦天线或柱面天线、相控阵天线， 对伺服跟踪系统要求很高，其跟踪方式主要有指向跟踪、单脉冲 跟踪、信标极值跟踪，船载动中通一般使用圆锥扫描跟踪。
2 动中通技术
信标极值跟踪
原理
闭环跟踪，先在电子罗盘和GPS引导下使天线基本对准目标卫星， 此时利用天线接收的信标信号进行扫描，使天线对准卫星；当载 体运动时，利用专家库和超前控制等技术进行跟踪，在低成本下 实现高精度跟踪
特点
1、闭环跟踪，跟踪精度相对较高； 2、无高成本的惯导和单脉冲跟踪接收机，成本相对较低； 3、控制比较复杂。
4 动中通应用
4 动中通应用
小型车辆“动中通” 布局
4 动中通应用
装 甲 车 动 中 通 天 线
动 中 通 天 线
发射试验场综合指挥试验系统
动中通指挥车
4 动中通应用
装甲车车载“动中通”卫星通信系统
4 动中通应用
动中通主要业绩及荣誉
河南省公安厅“动中通”卫星通信指挥车，是公安部指定的北 京2008奥运火炬传递陕西省、甘肃、新疆自治区的火炬传递安 保主车，并圆满完成北京2008奥运期间的通信保障任务，荣立 公安部一等功。 江苏省公安厅“动中通”卫星通信指挥车，选用我公司的0.9 米“动中通”天线，做为江苏省、广西自治区、山西省2008奥 运火炬保障项目的主车。 唐山市公安局“动中通”应急通信车由我公司承担项目总集成 ，圆满完成了河北唐山地区北京2008奥运火炬传递保障任务。
目前公司主要的动中通产品仍然使用传统 的抛物面天线或切割抛物面天线，跟踪方式 为惯导开环跟踪、惯导+差分GPS开环跟踪以 及惯导+单脉冲闭环跟踪。
低轮廓动中通天线
低 轮 廓 动 中通 天 线
牛传峰 ， 杜 彪， 韩 国栋 ， 张文静 ， 路志勇， 刘 昕， 张瑞 东
０ ５ ０ ０ ８ １ ） （ 中国 电子科 技 集 团公 司 第 ５ ４研 究所 ， 石 家庄
摘 要 ： 对 动 中通天 线的 应 用背 景 、 发展历程、 低 轮 廓 动 中通 天 线 的 类 型进 行 了综 述 ， 比较 了 高轮 廓、 中轮 廓 、 低轮 廓动 中通 天 线的性 能特 性 ， 介 绍 了不 同类型低 轮 廓 动 中通 天 线 工作 原 理 和代 表 产
ｉ ｆ ｌ ｅ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｏ ｆ Ｓ ＯＴＭ ｉ Ｓ ｌ ｏ ｏ ｋ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ．
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1-杜彪-低轮廓“动中通”天线技术
3. 低轮廓动中通天线简介
2） 介质透镜天线
代表性产品B
法国在高铁上安装了用于扫描的龙伯 透镜天线，进行卫星信号的收发。
代表性产品C
美国空军实验室对介质透镜 阵列进行了实验研究，工作在 20/44GHz，实现双圆极化。在 20GHz增益为35dBi，44GHz增益为 41dBi，扫描范围达80度。
优点，成为机、弹、车、船载等移动载体通信的重要手段。
在移动载体上随时随地与卫星通信，也已成为军民两用应 急通信、实时通信的迫切需求
卫星移动通信
1.动中通天线的应用背景
移动载体：汽车、舰船、飞机、导弹等平台。
1.动中通天线的应用背景
卫星移动通信系统的关键技术之一是天线技术。
动中通天线技术已成为卫星移动通信技术领域的研究热点之一。
MijetLite在机载平台上的应用 StarCar机载平板天线-MijetLite
跟踪模式：惯导模块＋GPS和机械波束扫描跟踪
3. 低轮廓动中通天线简介
3） 平板阵列天线
代表性产品B-Starling
C) MiniMijet
工作频率：发射14-14.5GHz，接收10.7-12.7GHz
3. 低轮廓动中通天线简介
3） 平板阵列天线
代表性产品B-Starling 以色列Starling公司的产品多为Ku频段平板天线。采用宽带天线单元，多天线子阵合成技 术，极化自动实时跟踪，代表了合成天线的最高水平。现应用于737、空客等飞机。
A）MIJET天线系统
等效口径：0.45m 工作频率：发14-14.5GHz，收10.7-12.7GHz
StealthRayTM 3000内部排布
0.6米Ku波段低轮廓动中通天线
0.6米Ku波段低轮廓动中通天线1.概述DGTX（Ku）－060型0.6米Ku波段低轮廓动中通卫星通信天线是针对应急移动宽带通信需求，严格按军标标准开发的高性能、低高度的动中通卫星通信天线，天线采用平板天线技术实现了高增益、低高度，很好地解决了运动载体对天线安装高度的严格限制。
天线跟踪系统采用三轴陀螺惯导跟踪与卫星信标跟踪相结合的混合跟踪方式，具有抗颠簸能力强、遮挡恢复快、跟踪精度高的优点，最大支持4MHz通信带宽。
天线目前已获得军方列装，适用于国内、外全部Ku波段的通信卫星。
2.技术指标2.1电性能指标l工作频率发射14～14.5GHz接收12.25～12.75GHzl天线增益（至天线外罩接口处）发射（14.25GHz）≥ 35.6dBi接收（12.5GHz）≥ 35.6dBil G/T值≥ 13（12.5 GHz） dB/K（天线仰角≥10°，晴空，LNA噪声温度80°K）l极化方式线极化，收发正交l电压驻波比（VSWR）：≤1.35l交叉极化隔离度≥30dB（静态），＞25dB（动态）l收、发端口隔离度≥85dB （在发射频段、含发阻滤波器）≥65dB （在接收频段、含收阻滤波器）l旁瓣特性第一旁瓣≤ -14 dBi（方位）旁瓣包络（θ为偏离方向与波束主轴方向之间的夹角）：− dBi α°＜θ≤48°3225lg()θ-10 dBi θ＞48°α取1°或100（λ/D）中大的值，λ为载波波长，D为等效天线直径。
其中：在θ＜9.2°时，超过包络线3dB的旁瓣数要少于10%；在θ＞9.2°时，不超过包络线6dB。
l功率容量≥100Wl馈源接口收发接口均为BJ-120（WR75）2.2机械性能l天线运动范围方位：360°无限俯仰：0°～90°极化：±130°l天线运动速度、加速度方位：速度≥100°/s ，加速度≥400°/s2俯仰：速度≥80°/s ，加速度≥400°/s2l驱动方式：电动l极化调整方式：极化电动（也可以手动调整）l天线高度（含天线罩）：298mml占用车顶面积：Φ1320mm2（直径）l天线控制器采用19英寸标准机箱，高度1Ul天线总重量：≤73.5Kg2.3天线对星及跟踪性能l跟踪方式：自动跟踪，信标跟踪与三轴陀螺惯导跟踪相结合；具有自动水平补偿、自动寻北、自动极化调整功能。
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4 动中通应用
4 动中通应用
小型车辆“动中通” 布局
4 动中通应用
装 甲 车 动 中 通 天 线
动 中 通 天 线
发射试验场综合指挥试验系统
动中通指挥车
4 动中通应用
装甲车车载“动中通”卫星通信系统
4 动中通应用
动中通主要业绩及荣誉
河南省公安厅“动中通”卫星通信指挥车，是公安部指定的北 京2008奥运火炬传递陕西省、甘肃、新疆自治区的火炬传递安 保主车，并圆满完成北京2008奥运期间的通信保障任务，荣立 公安部一等功。 江苏省公安厅“动中通”卫星通信指挥车，选用我公司的0.9 米“动中通”天线，做为江苏省、广西自治区、山西省2008奥 运火炬保障项目的主车。 唐山市公安局“动中通”应急通信车由我公司承担项目总集成 ，圆满完成了河北唐山地区北京2008奥运火炬传递保障任务。 。
谢 谢！
以色列RAYSAT公司StealthRayTM 3000型天线
该天线为收发分离的相控阵 天线，三个子阵发射，一个子阵 接收。其尺寸为1227×953× 150mm3，重29kg，属低轮廓天 线系统 ，等效口径为0.3m，采用 INS惯导模块、GPS和AGC电平 进行跟踪。
3 新型动中通：新品研发 新型动中通：
目前公司主要的动中通产品仍然使用传统 的抛物面天线或切割抛物面天线，跟踪方式 为惯导开环跟踪、惯导+差分GPS开环跟踪以 及惯导+单脉冲闭环跟踪。
1 动中通
动中通天线特点： 动中通天线特点： 0.6/0.8/0.9/1.2米动中通天线 符合CCIR580要求 碳纤维材料天线面,强度高 隐藏在车内 全部操作自动完成 3秒钟自动捕获卫星 丢失信号，再捕获卫星小于1秒钟 最高行驶速度大于150公里/小时 欧洲进口陀螺惯导MTBF3万小时 极化自动跟踪
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3 新型动中通：新品研发
➢0.6 米 Ku 波 段 低 高 度 动 中 通 和 0.6 米 Ku/Ka 双频段低高度动中通 为总参通信部中标项 目，专为军方二代星 研制，已完成整机方 案设计，预计明年初 完成整机初样装调、 联试。
跟踪技术：惯导（激光或光纤陀螺 ）跟踪
原理 开环跟踪，利用激光或光纤陀螺得到天线载体的精确姿态，从而控制天 线准确对准卫星，对惯导系统的精度要求很高。 特点
1、国外同精度激光和光纤陀螺价格相当，光纤陀螺制作工艺相对简单，低 温、 抗冲击性能好，飞船和卫星上基本用光纤陀螺。 2、国内激光陀螺已定型小批量生产，光纤陀螺还没生产出来。因为禁运， 所以国内激光陀螺一般用俄罗斯90年代初技术的中低精度陀螺来组合，需 GPS辅助，且可靠性低，但价格较低，约为30~40万左右。 3、进口光纤陀螺组合平均无故障时间是国产的6-10倍。 4、现有技术下国产激光陀螺的高压电源和密封性（内充惰性气体）比较差 。
1 动中通
•
公司现有0.6米、
0.8米、0.9米、1.2米动中
通及履带式动中通天线
系统。其中履带式动中
通是为装甲车配置的卫
星通信平台，是我军信
息化建设的重点项目，
已列装并签订批量合同
。
1 动中通
•
传统的抛物面天线，技术体制成熟，
性能稳定，适合于对终端天线增益要求比较
高，对高度和重量要求较低的领域。由于我
• 美国TracStar公司产品 I•MVSIM45V0MS天45线0M为型柱面天线
Ku频段“动中通”天线口径最小限值分析
Ku频段“动中通”天线口径最小限值分析+ 贾玉仙 中国卫通集团有限公司1 引言2013年工信部发布了《卫星固定业务通信网内设置使用移动平台地球站管理暂行办法》（以下简称“办法”），其中，规定了包括 “动中通”在内的“车载、可搬移式或便携式移动平台地球站所使用的抛物面天线口径不得小于0.8米（非抛物面天线的电性能等效口径不得小于0.6米）”。
“办法”实施以来，行业内对该最小天线口径限制条件有很多争议。
一些“动中通”生产厂商认为，该限制条件限制了“动中通”的使用和发展，通过目前已经成熟的扩频技术，完全可以解决动中通在使用过程中的邻星干扰问题和功率超标问题。
一些用户也反映，最小天线口径的规定，使得动中通无法小型化，进而使得动中通的灵活性受到限制。
然而，“动中通”以往的实际使用情况表明，当采用如0.3米或0.45米等甚小口径的动中通时，为了节省卫星租用带宽，用户基本都未采用扩频技术，结果造成实际的邻星干扰和功率严重超标，对卫星转发器的运行管【摘 要】2013年工信部发布《卫星固定业务通信网内设置使用移动平台地球站管理暂行办法》以来，Ku频段动中通抛物面天线最小天线口径0.8米（非抛物面天线等效口径0.6米）的限制条件在业内引起强烈反响和广泛争议。
本文从邻星干扰和链路计算两个角度对该限制的必要性和合理性进行了分析。
【关键词】动中通 天线口径 限制条件 邻星干扰 链路计算理及其他相关网络造成严重的影响。
“办法”出台后，由于小天线“动中通”的逐渐减少，这些不规范现象已逐渐得到改善。
实际情况说明，对“动中通”最小口径进行限制是必要的、有效的。
本文从邻星干扰和链路计算两个角度，对0.8米抛物面天线口径限制条件的技术合理性进行分析，并在此基础上对0.6米低轮廓天线的口径限制条件进行简要地分析。
2.抛物线天线0.8米最小口径的限值分析1）邻星干扰分析对于任何一个地球站而言，为了避免其旁瓣信号发射到相邻卫星以造成对邻星的上行干扰，或通过该天线的接收旁瓣接收到来自相邻卫星的信号造成对自身信号的干扰，首先应该保证其上行和下行指向相邻卫星方向的信号落在天线方面图的远旁瓣上，而不宜落在主瓣和第一旁瓣上，否则由于天线方向图增益衰落在主瓣和第一旁瓣区域不够大（第一旁瓣指标通常要求比主轴增益低14dB以上，而14dB的衰落不足以隔离干扰）而容易形成有害的邻星干扰。
低轮廓平板阵列天线跟踪体制研究
系统所 使 用 的光 纤 陀螺和加 速度计 的性 能指标 如下
所述 ， 纤陀螺 ： 程 ±３０／ ， 偏稳 定性 ００ 。ｈ 随机 光 量 ０ 。ｓ零 ．１ ， ／ 漂移 ０ ０ 。ｈ 加 速度 计 ： 程 ±１ｇ 零 偏 稳 定 性 ５０ ｇ ．５／ ； 量 ０， ０￣ ，
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刘 昕 ： 轮 廓 乎板 阵 确 天 线 跟 踪体 靓研 究 低
（） ６
别 调节摇 摆 台三个 轴 的摇 摆 角及 其 摇 摆 周 期 ， 中航 向 其 摇 摆周期 为 ３秒 ， 度 ｌ ， 个 水 平 角 摇 摆 周 期 为 ３ 幅 ５度 两
秒， 幅度 为 １ 。对 中卫 ８ ． 度 卫 星 ， 踪 水 平极 化 信 ０度 ７５ 跟 标， 当摇摆 台趋 于稳定 后 ， 察下行 信 标信 号 的波动 如 图 观 ６所示 ， 以从 频 率 仪 器看 出信 号 的波 动小 于 ０５ Ｂ 优 可 ．ｄ ，
基于相控阵的卫星“动中通”天线现状及展望
基于相控阵的卫星“动中通”天线现状及展望文I 国家无线电监测中心福建监测站朱杰赖新权摘埂：本文丨"I 顾/H 星“动屮迪”人线发MWft ?和趋势，洋细比较了传统机械天线与相控阼人线的优 缺点；介绍了基于til 校阵的U 星“动屮迪”天线现状及士:耍技术形忒，特別计对P 4内外不同炎甩的相控阵 天线产品进行了说明，指出f 各f l 产品在具体使川坏垃中的特点。
iiiifi ，对RM 移动通信平台屮fl 丨校阵天 线的发M 趋势进行乂键词：卫星通信“动中迪’’天线tl 丨控阵太线发M 趋势0引言随着卫星通信的技术发展和应用领域的拓展，人类关 于在任何时候、任何地点、任何情况下(甚至在高速移动中） 进行较好通信的愿望得以实现。
“动中通”天线技术研究 和产品开发是当前卫星通信技术领域的研究热点之一。
在 卫星通信系统中，地面卫星接收天线多采用性能较为优越 的反射面天线，但这类天线体积过大，影响了移动载体的 机动性。
高性能、重量轻、体积小、低轮廓以及易于安装 于移动载体的相控阵天线成为“动中通”系统研究的热点 之一⑴。
1 “动中通”天线发展历程及趋势“动中通”通信系统是指能在搭载平台高速移动过程 中与地球同步卫星保持稳定信息传输的地面通信系统。
“动 中通”通信系统具有覆盖范围广、传输质量好、传输距离 远、容量大等优点，能在移动平台上随时随地与卫星通信， 能满足军民应急、实时通信的需求121。
“动中通”天线经过20多年的发展，已经从传统拋 物面天线发展到低轮廓天线，其发展历程可以归纳为3个 阶段：高轮廓、中轮廓和低轮廓天线。
为了追求更低的剖 面，低轮廓天线已开始向相控阵天线和特种材料天线方向 发展（见图1 )。
回顾“动中通”天线的发展过程，首先出现的是以圆 口径反射面为主的高轮廓天线。
其优点是易于实现高增益、低旁瓣和低交叉极化性能；缺点是轮廓高，受其体积、重量的限制。
该类“动中通”天线主要用于大型移动载体（船 舶、大型车辆等）。
一种低轮廓超宽带天线的设计与分析
一种低轮廓超宽带天线的设计与分析张春青;王均宏;邹卫霞【摘要】以盘锥天线为基础,通过调整底盘尺寸、上锥张角的大小、馈电结构等方法,研究盘锥天线的输入和辐射特性随天线结构的变化关系,从而设计主辐射方向在水平面内的低轮廓超宽带天线.数值模拟结果表明,该天线具有很宽的工作频带和很好的时域特性,且具有较低的轮廓,可以应用在便携式设备中.【期刊名称】《济南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(024)003【总页数】4页(P323-326)【关键词】盘锥天线;主辐射方向;超宽带;时域特性【作者】张春青;王均宏;邹卫霞【作者单位】中国药品生物制品检定所国家食品药品监督管理局医疗器械标准管理中心,北京,100050;北京交通大学光波技术研究所,北京,100044;北京交通大学光波技术研究所,北京,100044;北京邮电大学,泛网无线通信教育部重点实验室,北京,100876【正文语种】中文【中图分类】TN823+15盘锥天线是 Kandoian在 1945年提出的天线形式[1]。
理论上来说,盘锥天线的特性可由双锥天线推演而来[2-3]。
一些研究[4-7]表明,盘锥天线可以在很宽的频带范围内具有良好的性能。
大多数文献研究的是盘锥天线的频域特性,其超宽带特性研究较少。
笔者通过调整盘锥天线的底盘尺寸、上锥张角大小和馈电结构参数等方法,设计了一种主辐射场方向在水平面内的低轮廓超宽带天线,并研究该天线超宽带特性和时域特性。
图1给出了盘锥天线的仿真模型。
该天线采用同轴馈电的方式,内外轴间填充相对介电常数为2.65的介质,通过计算可知,馈电同轴的特性阻抗是50Ω;上锥母线长度是 50 mm(图 1a);天线的底盘是0.02mm的覆铜层,其半径 R4大小可以调整;介质基底的相对介电常数是 4.4。
本文中,馈电同轴的结构参数、介质基底的厚度和介电常数保持不变,在图 1中直接标出了这些参数值。
辐射方向图的形状与介质基底和上锥底端之间距离的大小(称为连接点的高度)、底盘尺寸和上锥张角大小三者有关。
基于捷联稳定的低成本动中通天线设计
基于捷联稳定的低成本动中通天线设计黄元庆【摘要】针对MEMS惯导器件精度差、无法完成寻北以及漂移速度快的缺点,引进GPS/北斗速度信息,通过卡尔曼滤波算法进行误差估计,实现了惯导姿态的稳定输出.在捷联稳定的基础上,叠加主面圆锥扫描,利用同步卫星信标进一步进行误差修正.通过实验验证,该方法能够在大动态情况下完成天线的稳定跟踪.【期刊名称】《河北省科学院学报》【年(卷),期】2016(033)004【总页数】5页(P36-40)【关键词】MEMS;GPS/北斗;卡尔曼滤波;捷联稳定;主面圆锥扫描【作者】黄元庆【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081【正文语种】中文【中图分类】TN965随着卫星通信技术的发展以及移动通信的应用，移动载体卫星通信系统的需求量逐年增加[1]。
动中通天线作为通信系统的前端，完成信号的发射和接收。
因此，如何保证天线在载体移动过程中始终指向卫星，成为动中通天线的研究重点。
传统的动中通天线普遍使用单脉冲、副面圆锥扫描等平台稳定方式，其优点是跟踪精度高、对惯导依赖性低，但是由于复杂的网络结构以及副面圆扫机构，使得天线的复杂度大幅提高，必然造成可靠性的降低。
捷联稳定方式是另一种常用的动中通天线跟踪方式，其优点是结构简单，可靠性高，但是对惯导的精度要求很高，常用的激光惯导或光纤惯导的价格就有几十甚至上百万，造成整个动中通天线价格异常昂贵。
为了降低成本，本文采用低精度的MEMS惯导，引入GPS/北斗信息进行姿态修正，结合动中通天线系统中自身特有的信息与惯导进行信息融合，实现动中通天线的稳定跟踪。
由于MEMS陀螺、加速度计的精度以及零偏问题，单纯的MEMS惯导存在不可避免的误差及漂移问题。
为解决该问题，引入GPS/北斗的东向、北向、天向速度作为观测量，通过卡尔曼滤波器对陀螺、加速度计等惯性器件进行误差补偿，结合捷联惯性导航解算算法得到高带宽的角速度、加速度、位置、速度、航向、姿态信息。
低轮廓“动中通”系统跟踪方法研究
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低轮廓 动中通 系统跟踪方法研究
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物面天线相比&高度能够很大程度地被降低&与相控阵 天线相比&需要的移相器大大减少&成本大大降低) 该 体制在天线高度和成本控制方面达到了均衡&因此具 有广泛的应用前景)
本文针对低轮廓+动中通, 的特点&从降低成本*提 高跟踪精度的角度出发&研究天线稳定跟踪和波束跟踪 技术&为低轮廓+ 动中通, 的跟踪系统设计提供参考) ?>问题分析
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卫星通信阵列天线技术-杜彪
Ku频段低剖面卫星通信相控阵天线
22
三．卫星通信阵列天线研究现状
3、两维有源相控阵天线
国内其他两维卫星通信相控阵天线
10所——Ka频段机间链相控阵天线； 29所——Ka频段星载相控阵工程样机； 成都雷电微力公司——Ka频段毫米波天线； 北京中航航空电子公司——S/Ka频段一体化多波束相控阵天线； 航天五院——Ka频段星间链相控阵天线。
为提高天线的孔径效率，需采用收发共用的阵列天线。如何设计频段 能覆盖收发频段的天线单元及组阵形式是关键技术之一。
波导单元
微带单元
2014-10-12
波导缝隙单元
29
四．卫星通信阵列天线关键技术
2、双极化低损耗馈电技术
对于双极化收发共用阵列天线，大规模的馈电网络将带来较大的损耗。 ➢ 选用低损耗的混合馈电网络； ➢ 双极化馈电网络的设计
2014-10-12
34
四．卫星通信阵列天线关键技术
3、相控阵天线高精度跟踪技术
单脉冲跟踪体制在信噪比较高时才能工作。信噪比较低时通 常采用圆锥扫描跟踪体制，又分为机械抖动扫描和电子波束扫描 的两种，国外产品采用机械抖动扫描跟踪，动态跟踪精度较低， 可靠性较差；采用电子波束扫描的跟踪体制，是实现快速高精度 跟踪的更好方法。
2014-10-12
E7000天线
Ku 频段 收发微带阵列天线分置 两维机扫 接收G/T值≥7dB/K 发射EIRP值≥43.6dBW 天线尺寸：1150×900×210mm3
等效口径：0.6m 一片波导阵列，收发共用 增益：发36dB ，收35dB G/T值：13dB/K EIRP值：52dBW
阵列天线的旁瓣和交叉极化电平需进一步降低
➢ 阵列天线馈电网络的一致性实现 —— 降低旁瓣和交叉极化 ➢ 通过馈电技术可进一步降低交叉极化电平 ➢ 通过幅度加权可进一步降低旁瓣电平
低轮廓动中通天线
低轮廓动中通天线
牛传峰;杜彪;韩国栋;张文静;路志勇;刘昕;张瑞东
【期刊名称】《中国电子科学研究院学报》
【年(卷),期】2013(8)2
【摘要】对动中通天线的应用背景、发展历程、低轮廓动中通天线的类型进行了综述,比较了高轮廓、中轮廓、低轮廓动中通天线的性能特性,介绍了不同类型低轮廓动中通天线工作原理和代表产品,并分析了各种低轮廓动中通天线的技术指标及优缺点,进一步研究了低轮廓动中通天线的关键技术,最后对动中通天线的发展趋势进行了展望.
【总页数】7页(P149-155)
【作者】牛传峰;杜彪;韩国栋;张文静;路志勇;刘昕;张瑞东
【作者单位】中国电子科技集团公司第54研究所,石家庄050081
【正文语种】中文
【中图分类】TN82
【相关文献】
1.低轮廓动中通惯导系统的研究 [J], 谭小琴;高山
2.展望中低轮廓动中通卫星天线系统的发展 [J], 刘营;许路
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4.低轮廓动中通天线研究现状 [J], 李琳;万继响
5.车载低轮廓动中通的三轴稳定系统分析与设计 [J], 伍宗伟;姚敏立;蔡国新
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3. 低轮廓动中通天线简介
3） 平板阵列天线
3. 低轮廓动中通天线简介
3） 平板阵列天线
平面阵列天线具有效率高、重量轻、体积小的特点。一般可以分为单
片阵列与多片阵列两种类型，采用两维机扫体制。
代表性产品A-RaySat
以色列Raysat Antenna Systems公司的产品主要有 StealthRay1000、
3. 低轮廓动中通天线简介
3） 平板阵列天线
代表性产品D- EMS EMS公司（European Mobile System）现为美国霍尼韦尔的子公司。主 要从事航电设备的研发，其天线产品多为平板缝隙阵列、波导缝隙阵列等，高 增益天线产品主要有AMT-3800和AMT-3500，以及部分无源相控阵。
高轮廓、中轮廓、低轮廓
2. 动中通天线的发展历程
2）发展历程
2. 动中通天线的发展历程
2）发展历程
高轮廓 中轮廓 低轮廓
2. 动中通天线的发展历程
2）发展历程 高轮廓：圆口径反射面天线
1988年，远望号船载C频段7.3m卫星通信天线
远望号船载C频段3.8 m卫星通信天线
1998年，研制出了车载Ku频段1.5米环焦天线
遥控卫星接收机成功对卫星进行了接收。
3. 低轮廓动中通天线简介
2） 介质透镜天线
代表性产品B
法国在高铁上安装了用于扫描的龙伯 透镜天线，进行卫星信号的收发。
代表性产品C
美国空军实验室对介质透镜 阵列进行了实验研究，工作在 20/44GHz，实现双圆极化。在 20GHz增益为35dBi，44GHz增益为 41dBi，扫描范围达80度。
2. 动中通天线的发展历程
2）发展历程 低轮廓：透镜天线、反射面、阵列天线
2006年，国外研制出Ku频段火车用卫星通信天线；
2006年，以色列RaySat公司推出多组片天线；
2007年，美国TracStar推出宽带双向卫星通信系统IMVS450M产品； 2009年，以色列Starling公司研制出Mijet系列产品； 2010年，国内中电54所研制出了车载低轮廓Ku频段0.6米天线。
B) MijetLite
天线收发共用
工作频率：发14-14.5GHz，收10.7-12.7GHz EIRP为44dBW，G/T值大于11dB/K 发射双线极化，接收圆极化与线极化可调 方位机扫：0-360度 俯仰机扫：0-90度 尺寸：190mmxφ960mm 重量：27kg
54所研制
2. 动中通天线的发展历程
2）发展历程 中轮廓：椭圆波束反射面天线、透镜天线
2002年，研制出了机载Ku频段0.55米、车载1.2米 椭圆波束环焦天线和0.6米环焦天线
54所、39所、714厂
2004年，日本推出了新型天线Lune-Q，用于接收卫星电视节目
2005年，美国空军研究实验室研制出机载透镜阵列天线
StealthRayTM 3000内部排布
3. 低轮廓动中通天线简介
3） 平板阵列天线
代表性产品A-RaySat
B） StealthRay5000
阵列形式：两片接收，两片发射 发射增益30dBi，接收增益28dBi 俯仰面45时，G/T值7dB/K 上行EIRP43.6 dBW 交叉极化>25dB
3. 低轮廓动中通天线简介
3） 平板阵列天线
代表性产品B-Starling 以色列Starling公司的产品多为Ku频段平板天线。采用宽带天线单元，多天线子阵合成技 术，极化自动实时跟踪，代表了合成天线的最高水平。现应用于737、空客等飞机。
A）MIJET天线系统
等效口径：0.45m 工作频率：发14-14.5GHz，收10.7-12.7GHz
2000、3000、5000、7000等系列。
一片或多片微带或波导阵列组成 采用极化自适应和空间波束合成技术 采用陀螺反馈＋GPS和机械波束扫描跟踪 多片阵列高低仰角增益有损失
3. 低轮廓动中通天线简介
3） 平板阵列天线
代表性产品A-RaySat
A） StealthRay3000
等效口径：0.3m 阵列形式：三片接收，一片发射 收发增益：发26dB ，收29.5dB G/T值：大于9dB/K EIRP值：大于39 dBW 交叉极化：>30dB 天线尺寸：1227mm×953mm×150mm 天线重量：29kg
性能较好，扫描时增益基 频段高时效率降低； 多频段、扫描范围大，中等轮 介质透镜天线 本不下降，易实现多频段 组阵可实现低轮廓，但 廓天线应用。 多波束。 结构复杂。 轮廓低，射频集成化高， 口径不易做大，馈电和 射频组件较多、复杂； 可实现收发共用； 平面阵列天线 对多组片，在高低仰角 可机扫，仰角0°～90° 性能下降，成本较高
EIRP为36dBW，G/T值大于7.5dB/K
跟踪模式：惯导模块＋GPS和机械波束扫描跟踪 发射双线极化，接收圆极化与线极化可调 方位机扫：0-360度 俯仰机扫：18-65度 尺寸：130mmxФ510mm 重量：35kg
MiniMijet的应用场合
StarCar机载平板天线-MiniMijet
C） Ka频段双极化缝隙阵
工作频段为Ka波段 天线形式为缝隙阵列
接收增益为27dB，发射增益为28dB
效率：60%-80% 实现收发共用且双线极化信号形式；可实
Ka频段双极化缝隙阵
现圆极化，极化轴比小于1.0dB
缝隙阵分层结构
3. 低轮廓动中通天线简介
3） 平板阵列天线 代表性产品E- 54所 A）低轮廓动中通天线
美国 TracStar 公司的 IMVS 车载“动中通”天线系 列 产 品 主要 有 0.45m ， 0.75m ， 1m ， 1.2m ， 1.6m ，
1.8m等，IMVS450M则是近期的热门产品。
IMVS450M天线的特点： 等效口径：0.45m 天线形式：柱面天线，线源馈电 接收性能：Gain>31.5dB，G/T值>11.5dB/K 发射性能：Gain>35.5dB，EIRP>44.5dBW 天线尺寸：Φ1194mm×297mm 天线重量：75kg 捕获跟踪：惯导模块＋GPS和机械波束扫描跟踪
信号捕获与重捕获时间：均小于1分钟
尺寸：1150mmx900mmx210mm
StealthRayTM 5000内部排布
3. 低轮廓动中通天线简介
3） 平板阵列天线
代表性产品A-RaySat
C） E7000
等效口径：0.6m 阵列形式：一片波导阵列，收发共用 收发增益：发36dB ，收35dB G/T值：13dB/K EIRP值：52dBW 交叉极化：>25dB 天线尺寸：1300mm×1300mm×300mm 天线重量：50kg
卫星移动通信系统的关键技术之一是天线技术。
动中通天线技术已成为卫星移动通信技术领域的研究热点之一。
国内外动中通天线主要供应商
主要内容
2. 动中通天线的 发展历程
2. 动中通天线的发展历程
1）天线形式分类
按结构形式划分：
反射面天线、透镜天线、阵列天线
2. 动中通天线的发展历程
1）天线形式分类
按高度划分：
1.动中通天线的应用背景
卫星通信具有覆盖范围广移动载体通信的重要手段。
在移动载体上随时随地与卫星通信，也已成为军民两用应 急通信、实时通信的迫切需求
卫星移动通信
1.动中通天线的应用背景
移动载体：汽车、舰船、飞机、导弹等平台。
1.动中通天线的应用背景
注：以上仅为动中通天线发展历程中具有代表性的一部分产品
2. 动中通天线的发展历程
3）各种动中通天线性能比较（优缺点）
类型 优点
性能最优；易增大口径； 结构简单，射频器件少， 易实现收发共用和极化面 调整，
缺点
适用情况
高增益，对天线轮廓无要求；
反射面天线
轮廓最高
特殊赋形的反射面天线也可用 于中低轮廓应用
低轮廓应用
主要内容
3.低轮廓动中通 天线简介
3. 低轮廓动中通天线简介
动中通天线发展方向：性能优良、易共形（低轮廓）、重量 轻、体积小、便于批量生产。 低轮廓动中通天线分类：
3. 低轮廓动中通天线简介
1） 低轮廓反射面天线
3. 低轮廓动中通天线简介
1） 低轮廓反射面天线
代表性产品 A- TracStar
EIRP>42dBW，G/T值11dB/K
跟踪模式：惯导模块＋GPS和机械波束扫描跟踪 发射双线极化，接收圆极化与线极化可调 机扫范围：方位0-360度，俯仰10-90度
尺寸：150mmxφ760mm
重量：50kg
3. 低轮廓动中通天线简介
3） 平板阵列天线
代表性产品B-Starling
IMVS450M天线
3. 低轮廓动中通天线简介
1） 低轮廓反射面天线
代表性产品 B
国外某公司研制的火车用Ku波段卫星通信天线 频率：Rx10.95-12.75GHz，Tx14.0-14.5GHz 增益：Rx35.0dBi，Tx36.4dBi G/T ：13dB/K @ 10.95GHz EIRP：41.5dBW (4W BUC)；44.5dBW (8W BUC) 交叉极化：> 30 dB 极化形式：线极化 工作范围：方位0-360度，俯仰15-70度
B） 机载点对点通信天线
工作频段为X波段
天线形式为波导缝隙阵列 接收增益为27dB，发射增益为28dB 实现收发共用且双圆极化信号形式 带罩高度为304mm，天线尺寸：254mmxФ820mm
内部结构图
机载点对点卫通天线整机图