国外数据中继卫星Ka频段跟踪接收机综述

数据中继卫星Ka频段跟踪接收机是数据中继卫星的关键部件，本文综述了NASA，NASDA，ESA在这一领域的发展状况，指出了有待研究的有关课题。     

Ka频段双极化低剖面卫通相控阵天线

当前国内外低轨通信互联网星座发展迅猛,面向卫通天线跨星跨波束快速切换、低剖面应用需求,提出了一种Ka频段层叠式缝隙耦合双圆极化发射相控阵天线。基于多层PCB叠层瓦式架构,将天线层、电源与控制层、功分网络层和芯片层一体化集成。基于“双线极化天线+移相控制”设计实现左右旋圆极化及其极化切换,采用子阵相位旋转排布实现天线整阵二次圆极化。测试结果表明：天线工作频段为27.5~31GHz,29.2GHz处法向等效各向同性辐射功率值为16.5dBW,可实现±60°扫描,法向轴比＜2dB,左右旋圆极化可切换,天线子阵厚度3mm。相比传统砖式相控阵天线,大幅降低了剖面和重量,对卫通天线低剖面、波束快速切换等具有重要应用意义。     

Ka频段低轨遥感卫星数传接收链路设计

介绍一种用于Ka频段低轨遥感卫星数传接收链路设备的组成、主要功能及技术指标,对接收链路的接收动态范围、等效噪声温度、线性度指标进行分析。该数传接收链路实现了接收动态范围–92dBm~–24dBm,3dB带宽±760MHz,幅相变换≤0.32°/dB的技术指标,在最高码率2Gbps的Ka频段遥感卫星数据接收系统中得到成功应用。     

基于铁氧体的Ka频段自动跟踪调制器设计与实现

文章针对铁氧体移相器相位温度稳定性差、所需驱动功率大的问题,设计了一种基于锁式铁氧体移相器的Ka频段自动跟踪调制器,采用和、差支路对称设计,以改善和、差支路相对相位温度变化的离散性;采用锁式移相器,选用运算放大器驱动N沟道与P沟道MOSFET栅极共接的推挽源极跟随器的功率放大,同时降低差支路移相器控制信号频率等方法,以减小驱动功耗。最终研制完成的自动跟踪调制器具有工作带宽宽、和差支路相位温度变化离散小、功耗低等优点。实测结果表明,在25GHz~27GHz频率范围内,在-10℃~+45℃温度变化范围内,和差支路相位变化离散≤15°,驱动功耗≤1.5W。该设备可以广泛应用于星载和地面单通道单脉冲角跟踪系统。     

低轨遥感卫星Ka频段星地数据传输效能研究

空间分辨率的大幅提高导致了低轨遥感卫星产生海量遥感数据,致使现有X频段星地数传通道压力急剧增加。针对此问题,文章分析了采用Ka频段进行星地海量数据传输的必要性。为了综合衡量数据传输性能,合理利用地面站资源,提出遥感卫星传输效能因子指标,依据此指标,对地面站的利用方案进行了优化设计。理论分析与仿真试验结果表明:采用Ka频段传输,在传输速率达到目前X频段最高速率3倍时,典型地面站的链路可用率达到95%以上,显著提高了数传系统的综合传输效能。     

低轨遥感卫星Ka频段自适应编码调制应用效能分析

分辨率的不断提高对低轨遥感卫星对地数据传输能力提升提出了迫切需求。当前低轨遥感卫星对地数据传输采用固定编码调制(CCM)和可变编码调制(VCM),未利用仰角增大时大气损耗减小带来的信道条件改善,对链路资源造成较大浪费。自适应编码调制(ACM)在VCM基础上,充分利用大气损耗的时变特性,可进一步提高链路的数据吞吐能力。为综合衡量数据传输性能,文章提出低轨遥感卫星传输效能因子指标,并对Ka频段降雨特性不同的喀什、北京、三亚地面站CCM,ACM,VCM的传输效能进行了对比分析。仿真结果表明:按链路可用度最大的原则设计时,ACM的传输能力明显优于VCM和CCM,显著提高了数传系统的综合传输效能。     

新一代S频段车载自跟踪遥测站

文章介绍了ＹＱ—３１１——新一代Ｓ频段车载自跟踪遥测站的技术特点、组成、工作原理及主要关键技术和技术指标。文章主要从系统的角度向大家介绍ＹＱ－３１１。对ＹＱ—３１１各分系统只作简单阐述。     

站点分集对低轨遥感卫星Ka频段星地数传链路的影响分析

采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,推导出考虑站点分集增益后的大气总体衰减计算公式,并据此定量仿真分析站点分集对低轨遥感卫星Ka频段星地数传链路可用情况的改善效果。为综合衡量星地系统的费效比,提出站点效能因子指标,并依据此指标对站点分集效能进行定量分析。分析结果表明:站点分集可改善Ka频段星地数传链路的可用情况,且对降雨量较大站点的改善效果更为明显,但仅针对单颗卫星而言,其费效比不具备优势。文章采用的分析方法和提出的站点效能因子指标,可推广到其他频段的星地数传链路分析中,为卫星的总体分析设计提供参考。     

Ka频段大口径测控天线无人机校相方法设计与验证

面向Ka频段航天测控设备天线标校工程应用需求,分析了大口径测控天线相位校准方法原理,论证设计了轻量化、模块化的组合式测控应答机无人机装载模式,提出了基于无人机的S频段天线自跟踪叠加偏置进行Ka频段天线快速校相的方法,并进行了跟踪精度分析.计算了在不同地面测控天线口径下进行相位标校的链路余量,规划了无人机飞行航路和试验步...     

V 频段卫星通信天线捕获跟踪系统研究

随着卫星通信向大容量、网络化发展,Q/ V 频段逐渐应用于卫星通信的星地馈电链路和星间链路。为了掌握Q/ V 频段卫星通信技术,课题开展了频率较高的V 频段卫星通信天线捕跟系统研究和关键单机研制。由于V 频段天线波束窄,天线指向精度要求高,课题选择了程控+自动跟踪的天线指向控制方法,天线捕获跟踪采用单通道单脉冲体制方案。针对V 频段1. 8m 天线,解决了反射面赋性设计、精加工和形面精度测试,馈源小型化、精加工和装配,以及天线增益测试等难题。解决了V 频段单通道调制器芯片电路稳定工作和参数优化方法,实现了低噪声、高增益和高的和差通道隔离特性。在单机研制基础上,搭建了V 频段天线捕跟系统,通过外场捕获跟踪试验,获取了V 频段卫星通信天线捕跟系统关键参数:天线增益大于56dBi,低噪放噪声系数小于4. 2dB,自跟精度优于0. 05°。通过课题研究,验证了天线捕跟系统优良的跟踪性能,突破了V 频段关键单机设备研制技术,为后续型号应用积累了工程经验。     

星载Ka频段移动波束天线的仿真计算

针对偏馈形式的移动波束天线,分析了波束指向和双轴转角的换算关系,二次开发了反射面天线仿真计算软件GRASP8SE,最后对天线在波束扫描状态下的电性能进行了仿真计算,并和实测结果做了对比。     

Ka频段点波束天线指向精度对星地数传链路的影响分析

为满足低轨遥感卫星海量数据的高速下传需求,Ka频段双圆极化频率复用数传技术已被逐步应用,而其使用的机械式点波束数传天线对指向精度和极化隔离度有很高的指标要求。文章对Ka频段点波束天线的辐射增益和交叉极化隔离等特性进行了讨论,从工程应用的角度定量研究了交叉极化的产生及其对链路极化损耗、链路余量和链路可用率的影响,重点分析了Ka频段点波束天线在不同指向精度时对不同地面站极化复用数传链路的影响。Ka频段点波束天线指向精度优于1°时,只能满足北京地面站99.0%链路可用率的可靠数据传输,可以满足喀什地面站99.9%链路可用率的可靠数据传输。文章的分析结果可为低轨遥感卫星Ka频段点波束天线的设计与研制提供参考,尤其是可为Ka频段双极化复用数传链路的总体设计和卫星任务规划提供分析依据。     

基于天链卫星的箭载Ka频段中继用户终端设计与实现

论述了一种利用中继卫星进行通信的通用型箭载Ka频段中继用户终端的设计方案,对微波信道技术、箭星指向算法技术、热控技术、通用化技术等关键技术进行了重点分析,最后给出了该通用型Ka频段中继用户终端的性能指标。     

发展Ka频段测控通信系统的思考

探讨Ka频段测控系统的发展需要与可能,介绍了国外发展情况,分析论证了它的特 点和主要技术问题,指出了它在高速数传、抗干扰、提高作用距离和测量精度、减小“黑障 ”影响、兼容Ka频段卫通等方面的优点,提出了建设Ka频段测控通信系统的建议。
     

环境减灾-1A卫星Ka频段通信分系统技术

环境减灾-1A卫星(又称多任务小卫星)是亚太多边空间合作的重要任务之一,Ka频段试验分系统(Ka Band Experimental Subsystem,简称KABES)项目作为环境减灾-1A卫星上的试验载荷对于推动亚太多边空间合作具有十分重要的意义.KABES是泰国负责的分系统,其主要任务是在环境减灾-1A卫星上使用Ka频段进行泰国境内地面站与卫星之间数据传输的试验.文章提出了KABES有效载荷的技术方案,阐述了主要关键技术,该分系统已完成星地对接,且在轨运行正常,成功交付用户.     

影响天线高仰角跟踪性能的因素分析

雷达或遥测系统大多采用方位－俯仰型天线座，这样方位支路跟踪时，原理上需要引入正割补偿，且补偿系数随着俯仰角的提高而增大。引入正割补偿后将对天线高仰角时的跟踪性能产生影响。迄今为止的有关著作只对其中部分因素进行了论述。本文对这些因素进行了全面分析，并以实际目标飞行数据说明，在不同条件下，主要影响因素也会不同。     

高速率遥感卫星接收与处理系统的设计与实现

为成功接收搭载分米级分辨率的SAR（Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达）载荷低轨遥感卫星数据,验证卫星载荷工作状态和性能,本项目研发一套Ka/S双频段遥感卫星接收与处理机动站。针对窄波束高动态卫星跟踪、多通道高速率遥感数据星地传输的重难点,本文着重从窄波束高动态目标卫星跟踪、超高速高性能全数字解调以及高精度双模式自适应盲均衡等关键技术进行研究。通过试验验证技术路径正确、措施有效,可为后续相关系统研制提供技术参考。     

Ka频段液晶相控阵天线设计与分析

随着5G通信、卫星通信、物联网的迅速发展,对于相控阵天线提出了更高的技术要求,要求其具有带宽更宽、成本更低、指标更优、尺寸更小等特点。为了满足移动卫星通信的需求,针对相控阵天线的技术指标要求,设计了一款工作于Ka频段的液晶相控阵天线。通过研究液晶相控阵天线系统的整体架构,对其各个主要功能模块进行了设计和选型,包括天线阵列规模大小评估,移相器、辐射器、馈电网络、偏置网络、波控电路等功能部件的选型,研究基于液晶移相技术的小型化相控阵天线及波束控制电路,最终完成天线设计与仿真,并完成原理样机的研制和测试。对关键技术指标进行论证,天线各项指标可满足Ka频段移动卫星通信的相关技术需求。相较于传统卫星终端,该液晶相控阵天线具备批量生产、体积小、通信位置灵活等特点,适用于各种安装平台,更符合现代化通信的需求,为军/民用移动卫星通信提供了一种有效可行的天线解决方案。     

某星载天线热变形对跟踪指向精度的影响仿真分析

星载天线在轨工作时,空间剧烈的冷热交变和较大的温度梯度会引起天线产生一定的热变形,导致波束指向发生偏转,降低系统跟踪指向精度,甚至使系统无法捕获目标。通过对天线热变形以及由此引起的波束指向变化进行仿真与分析,得出结论:天线波束指向由热变形引起的最大偏差为0.0247°,满足系统对于天线波束指向偏差小于0.05°的要求,为系统跟踪指向精度的计算提供了依据。     

Ka频段双圆极化频率复用的星地数传链路分析

为进一步提高低轨遥感卫星数据的下传速率,文章采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,对Ka频段双圆极化频率复用(简称"极化复用")的雨衰和去极化效应进行了定量影响分析。分析结果表明:采用Ka频段同频极化复用具备可行性,通道传输速率达6Gbit/s,可有效解决海量数据的下传难题;但只有建立在干旱少雨的地面站(如喀什站),才能实现95%的链路可用率,而对降雨量中等的地面站(如北京站),则无法实现95%的链路可用率。