有源天線技術(shù)

盡管60多年的天線工程，可以說(shuō)，天線技術(shù)的最新發(fā)展之一是微帶天線技術(shù)，它首次應(yīng)用于太空。

從更大的意義上講，微帶天線的發(fā)展主要是由系統(tǒng)對(duì)天線使用的要求所驅(qū)動(dòng)，主要包括：低剖面變形、低重量、低成本、易于組裝成陣列、易于采用微波集成電路和易于極化分集。初始微帶天線結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是寬窄帶、寄生饋電輻射、偏振純度差、功耗低、容限低。

為了滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)和性能更高的空間系統(tǒng)的要求，阿爾卡特在微帶天線中的主要開(kāi)發(fā)工作就是要克服上述問(wèn)題。該工作涉及到新型特種微帶天線配置技術(shù)的發(fā)展和精確分析和綜合分析模型技術(shù)的發(fā)展。目的在于掌握微帶天線技術(shù)的固有局限性，實(shí)現(xiàn)有源天線的設(shè)計(jì)和有源天線結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

有源天線Ku波段的1°全重構(gòu)，鑒于通信衛(wèi)星技術(shù)的未來(lái)發(fā)展，阿爾卡特正在實(shí)施一項(xiàng)準(zhǔn)備就緒的技術(shù)計(jì)劃，該計(jì)劃將允許重建整個(gè)有效載荷，并且新開(kāi)發(fā)的天線子系統(tǒng)計(jì)劃測(cè)試法國(guó)衛(wèi)星上的測(cè)試飛行（Stutor）。

新天線設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是提供16個(gè)單獨(dú)的同時(shí)輻射束，覆蓋整個(gè)歐洲，無(wú)論是圓形的還是等空間的，提供上下鏈路供使用。

該技術(shù)方案的目的是確定天線的關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)，有源天線結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)和其他有代表性的技術(shù)驗(yàn)證。

天線采用兩個(gè)單獨(dú)指向的輻射陣列（DRA）和一個(gè)用于下行鏈路（發(fā)射天線，10.95～1275 GHz）。一種是上行鏈路（接收天線，14～145GHz）。兩個(gè)陣列都安裝在衛(wèi)星的地面上。

發(fā)射天線的基本技術(shù)是：

·包含64個(gè)雙極化層疊組件輻射器的輻射板對(duì)每個(gè)波束的所有覆蓋區(qū)域具有大于3dB的極化識(shí)別能力。輸出高電平部分采用1285W固態(tài)功率放大器和濾波器。

·兩個(gè)波束形成網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)具有一個(gè)極化，每個(gè)具有8個(gè)輸入和64個(gè)輸出信道功能，具有功率分配器、有源模塊（移相器和衰減器）功率合成和相關(guān)指令和控制板。在結(jié)構(gòu)、輻射器數(shù)量和控制點(diǎn)數(shù)量方面，接收天線配置與發(fā)射天線相似。

所有必要的空間識(shí)別驗(yàn)證計(jì)劃正在實(shí)施，主要包括：

·對(duì)于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，必須考慮具有熱控制限制的高功率有源模塊。

·布線系統(tǒng)必須確保所有組件之間的完全電磁兼容性。

·層壓復(fù)合結(jié)構(gòu)必須嵌入熱管中。2高能移動(dòng)通信天線

目前衛(wèi)星移動(dòng)通信是主要的發(fā)展方向，為此已經(jīng)出現(xiàn)了低軌道星座、中軌道星座和地球同步軌道等多種方案和系統(tǒng)。

L波段有源天線具有很多優(yōu)點(diǎn)。它可以提供覆蓋地球所需的所有光束。發(fā)射陣列天線的高等效率總輻射功率通常分布在全局波束和高增益點(diǎn)波束之間（高達(dá)24）。在波束之間需要高度隔離，以允許使用相同頻帶的頻率復(fù)用和與其他衛(wèi)星隔離。但最重要的是在每個(gè)波束之間的等效全向輻射功率的交換容量，以處理操作不確定性和在整個(gè)生命周期中的性能變化。

阿爾卡特研究并設(shè)計(jì)了兩種類(lèi)型的移動(dòng)通信天線，即直接輻射陣列天線和聚焦陣列反饋反射器天線。為了最小化無(wú)源交叉調(diào)制產(chǎn)品，在疊層子陣列的設(shè)計(jì)中考慮了無(wú)源衰減因子。對(duì)所有用于陣列激光焊接的鋁和碳增強(qiáng)聚酰胺樹(shù)脂復(fù)合子陣列，均采用低（小于140 dBc）7階無(wú)源可調(diào)水平，且整個(gè)溫度范圍（100～+120°C），在這種被動(dòng)產(chǎn)品中也是非常穩(wěn)定的。

有效負(fù)載遙測(cè)有源天線

未來(lái)的地球觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)將需要高速率的有效載荷數(shù)據(jù)遙測(cè)系統(tǒng)，以滿(mǎn)足覆蓋半錐角60°高增益天線的發(fā)展要求。

阿爾卡特提出了這種有源天線的新方案。該方案可以保證覆蓋物的等效等流量全向輻射功率。只有通過(guò)相位控制和放大器的切換才能實(shí)現(xiàn)方位角和仰角的慢速掃描。

該方案非常適合錐面覆蓋，其設(shè)計(jì)易于調(diào)整，滿(mǎn)足特定空間任務(wù)要求。其特點(diǎn)是：

角分辨率靈活；·可以控制方向性，從而可以控制等效全向輻射功率和增益/噪聲溫度的性能；

·可靠性高，易于重新配置。在該方案中，可以實(shí)現(xiàn)多載波和多波束的工作模式而無(wú)需任何改變。

4數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星天線ESA的數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星（RS）的S波段發(fā)射天線也由阿爾卡特設(shè)計(jì)，用于地球同步衛(wèi)星和低地球軌道衛(wèi)星用戶(hù)之間的通信。通過(guò)在有源天線S波段安裝衛(wèi)星，可控波束掃描可以實(shí)現(xiàn)10°的視角。

在ESA數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星ARTIMIS項(xiàng)目中，對(duì)S波段天線的識(shí)別模型進(jìn)行了測(cè)試。

為了將發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，天線被設(shè)計(jì)為鋁級(jí)聯(lián)裝置，以適應(yīng)大約4%的帶寬的圓極化輻射。該技術(shù)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的溫度控制（無(wú)熱管的白色涂層）來(lái)承受工作溫度范圍，并且在碳纖維復(fù)合材料上更容易實(shí)現(xiàn)。