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航天卫星通信天线系统共形相控阵天线技术应用

2021 / 07 / 05 航天卫星通信 分享至

在荷兰的FlySmart项目中,开发了一种航天卫星通信天线系统共形相控阵天线的技术,该天线具有瞬时带宽为2GHz,覆盖10.7至12.75GHz的整个频率范围。在该频段运行的卫星通信天线系统是地球同步卫星间隔除了在美国和欧洲。为了能够收到这些高纬度地区的卫星(例如在洲际飞行期间),天线系统应该有足够的低仰角下的性能。因此,要求天线系统具有较小的波束宽度(以区分卫星通信天线系统信号)和高增益(>30dB)也在低仰角。由于获得天线与天线在卫星通信天线系统方向上的有效孔径有关,共形天线也覆盖机身的侧面部分可能是一个优势。相控阵天线应保持适当的(线性)在所有姿态和飞机的所有位置(也在高纬度)极化。飞机上使用的天线必须能够在严酷的环境条件下工作,包括温度、压力、振动和湿度。RTCADO-中给出了民用机载设备的环境要求160或EUROCAEED-14。

航天卫星通信天线系统共形相控阵天线技术应用

一般来说,天线系统由相控阵天线、电光转换、光束形成。航天卫星通信天线系统相控阵天线将是双线性极化宽带天线的共形(单弯曲)二维阵列元素。每根天线后接一个低噪声放大器(LNA)和下变频器(以及一个低噪声模块转换器,LNB)。LNB的本地振荡器(LO)信号同步以保持适当的相位OBFN通道之间的关系。来自LNB的中频(IF)信号随后被馈送到执行电光转换的光调制器。在光学波束成形网络(OBFN)中每个单独的信号都被衰减和延迟,以便塑造和引导天线波束。所有信号的总和为从光域转换回电域。跟踪算法将使用飞机的位置和姿态以确定天线波束的适当极化和方位角和仰角。为了达到2GHz带宽的目标,天线前端和波束成形网络都应该具有宽带特性。因此,天线前端由堆叠的贴片天线阵列组成。这波束成形网络由具有真实时延(TTD)的光网络组成带宽。要拥有波束宽度和高增益天线,需要大型阵列天线。