1-杜彪-低轮廓“动中通”天线技术

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
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 ，
Байду номын сангаас
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
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：
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
工作频率：Ku 收发增益：均大于36.5dB G/T值：13.0dB/K 天线形式为波导阵列，效率大于65%； 极化形式：双线极化工作，自动极化调整 交叉极化：30dB 采用简易惯导和电子波束扫描体制跟踪； 机扫范围：方位360º 连续，俯仰0～90º 捕获时间：小于25s，重捕：小于3s 尺寸：Φ1290mm×298mm 注：在国内8家“动中通”天线竞标测试中综合排名第一，具国内领先水平。
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
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
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
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、
火车速度：350Km/h
3. 低轮廓动中通天线简介
2） 介质透镜天线
3. 低轮廓动中通天线简介
2） 介质透镜天线
介质透镜天线，也称龙伯透镜天线，可实现多波束（宽角扫
描）、多频段共用等性能。通过几个透镜组阵可实现低轮廓。
代表性产品A
埃及的法拉格博士制作的多馈源龙伯
透镜天线，通过安装在头盔内的高频头和
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
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
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
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。
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
A） K/Ka平板裂缝天线
采用两片天线分置的方式 采用两维机扫的方式 K波段（20GHz）接收天线，G/T值0dBK Ka频段（30GHz）发射天线，增益30dBi 高度（含天线罩）160mm，圆盘直径600mm
K/Ka平板裂缝天线
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
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
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
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。
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
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
3. 低轮廓动中通天线简介
3） 平板阵列天线
代表性产品C-COBHAM COBHAM为ERA旗下的子公司，主要从事航电设备的研制，也从事动中通平 板阵列天线的开发。开发的产品分为机载和车载两种型号。
收发共用阵列 发射频率13.75-14.5Ghz，接收10.95-12.75GHz G/T值10.6dB/K，EIRP峰值44.5dBW，增益32.2dBi 收发为线极化，自动极化调整 交叉极化：发射<-25dB，接收<-15dB 尺寸与重量：200mmxФ956mm 重40kg（车载） 225mmx1.65mx1.0m 重50kg（机载） 极化调整误差<1°，信号捕获与重捕获时间<1分钟； 内含自跟踪接收机，采用惯导模块＋GPS和机械波束扫描跟踪
2011年卫星应用大会
卫星移动通信低轮廓天线技术 （动中通天线技术）
主讲人：杜 彪 作者：杜彪、韩国栋、路志勇、牛传峰
中国电子科技集团公司第五十四研究所 2011年10月
主要内容
动中通天线的应用背景
动中通天线的发展历程
低轮廓动中通天线简介 动中通天线的关键技术
结束语
主要内容
1.动中通天线的 应用背景
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。
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
1.动中通天线的应用背景
卫星通信具有覆盖范围广、受干扰小、容量大、质量高等
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
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
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
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