技术研究Ka波段HTS卫星地面通信系统天线技术李燕宁1，李金生2，韩雪3，许晓静3（1.北京飞行控制中心，北京，102206；2.新华通讯社，北京，100803；3.北京航天光华电子技术有限公司，北京，100摘要：本文介绍了用于Ka波段HTS卫星的通信天线技术，总结了Ka波段关口站天线及小口径固定安装用户终端通信天线、各类“动中通”天线系统的技术现状、关键技术和发展趋势，最后讨论了各类“动中通”系统的技术指标及发展前景。关键词：Ka波段；HTS卫星；卫星天线；动中通doi：10.3969/j.issn.1672-7274.2014.11.002中图分类号：TN828.5文献标示码：A文章编码：1672-7274（2014）11-0005-05KaBandHTSSatelliteAntennaTechnologyLiYanning1,LiJinsheng2,HanXue3,XuXiaojing3(1.BeijingAerospaceControlCenter,Beijing,102206;2.XinhuaNewsAgency,Beijing,Abstract:ThisarticleintroducestheoverviewoftheKabandHTSsatelliteantennatechnologyandconcludesthetechnologystatusquo,keytechnologyanddevelopmentofKabandsatellitegatewaylargeantenna,smalldishandavarietyoftheantennasysteminmotion.ItispresentedthatanewtypeofKaflatarrayantennawhichisinR&Dprecess.Keywords:Kaband;HTSsatellite;Satelliteantenna;Satcomonthemove刻的变化，继而对卫星通信终端形态向小型化、一体化、低成本化、移动化的变革产生深刻的影响。对于Ka波段HTS卫星来说，其关口站天线、用户端各种形态天线的性能、形式、成本，关系到整个Ka宽带卫星系统的运营成败，也关系到系统中成千上万个用户小站的稳定和可靠运行。概括起来，Ka波段卫星通信天线可以分为四大类：大口径、自动跟踪关口站通信天线；小口径固定安装用户终端用通信天线；便携式自动对星天线；船载、机载、车载“动中通”天线。相对于C波段和Ku波段的卫星通信天线，Ka波段的天线技术需要解决以下挑战：1引言对于任何卫星通信系统来说，天线子系统均是一个卫星通信子系统的关键部分。近年来，卫星通信的发展呈现出高端业务向“动中通”应用延伸，低端应用向广大消费者个体和家庭普及的趋势，卫星传输的技术体制日趋成熟，卫星信道调制编码技术基本接近“香农定理”理论值极限；对于卫星天线技术而言，几十年来，C波段/Ku波段抛物面天线在大家眼中基本上是卫星通信的象征和符号。但是，近年来，随着无源相位合成平板阵列天线技术、有源相控阵列天线技术以及超材料天线技术的发展和成熟应用，卫星通信天线的形态正在发生深数字通信世界52014.11技术DIGITCW研究TechnologyStudy⊙在毫米波领域实现更高的天线效率，一般小口径天线的效率要求达到65%以上，对卫星天线的设计和加工工艺提出近乎苛刻的要求。⊙天线必须具有更好的主旁瓣和极化隔离度特性，避免在一颗多波束HTS工作时，上下行临星干扰恶化，影响整个HTS卫星网络的正常运营。⊙天线需要使用高强度、低密度、温度特性好的材料，以避免在各种恶劣环境下工作的小站，还要重量轻、抗冲击，并在高低温条件下形变最小，以避免造成天线的主旁瓣特性变化，对整个卫星网络的运营造成隐患。⊙天线应具备精密的俯仰和方位调整结构，以便在安装和维护时，能够对其进行准确的对星作业。⊙最后，在所有技术指标均要高于C波段和Ku波段天线的前提下，Ka波段天线研发和生产商还要保证各类Ka波段天线能够大批量、低成本生产出来。图2为休斯公司Englewood关口站的天线系统和射频系统外观，该关口站采用了8.1米口径的卡赛格伦天线；图3为休斯公司的Missoula关口站，也采用了8.1米口径的卡赛格伦天线。图2休斯Englewood关口站的天线系统2关口站天线技术一般而言，现在全球范围内，Ka波段HTS卫星关口站天线口径有8米，9米和13米三个规格。根据HTS卫星与关口站馈电波束的EIRP和G/T值、关口站所处区域的雨强情况，以及关口站管理的点波束的数量和通信吞吐量，进行详细地链路计算后，HTS卫星运营商选择适当口径的关口站天线。图1为美国休斯公司的SpaceWay3和Jupiter-1卫星在北美的关口站的分布图。图3休斯Missoula关口站的天线系统图4是美国ASC信号公司出品的8.1米Ka波段关口站天线外形，该关口站天线现应用于休斯的J...