有源天线技术

有源天线技术

尽管60多年的天线工程，可以说，天线技术的最新发展之一是微带天线技术，它首次应用于太空。

从更大的意义上讲，微带天线的发展主要是由系统对天线使用的要求所驱动，主要包括：低剖面变形、低重量、低成本、易于组装成阵列、易于采用微波集成电路和易于极化分集。初始微带天线结构的主要缺点是宽窄带、寄生馈电辐射、偏振纯度差、功耗低、容限低。

为了满足日益增长和性能更高的空间系统的要求，阿尔卡特在微带天线中的主要开发工作就是要克服上述问题。该工作涉及到新型特种微带天线配置技术的发展和精确分析和综合分析模型技术的发展。目的在于掌握微带天线技术的固有局限性，实现有源天线的设计和有源天线结构的优化。

有源天线Ku波段的1°全重构，鉴于通信卫星技术的未来发展，阿尔卡特正在实施一项准备就绪的技术计划，该计划将允许重建整个有效载荷，并且新开发的天线子系统计划测试法国卫星上的测试飞行（Stutor）。

新天线设计的基本任务是提供16个单独的同时辐射束，覆盖整个欧洲，无论是圆形的还是等空间的，提供上下链路供使用。

该技术方案的目的是确定天线的关键技术和技术，有源天线结构的总体设计和其他有代表性的技术验证。

天线采用两个单独指向的辐射阵列（DRA）和一个用于下行链路（发射天线，10.95～1275 GHz）。一种是上行链路（接收天线，14～145GHz）。两个阵列都安装在卫星的地面上。

发射天线的基本技术是：

·包含64个双极化层叠组件辐射器的辐射板对每个波束的所有覆盖区域具有大于3dB的极化识别能力。输出高电平部分采用1285W固态功率放大器和滤波器。

·两个波束形成网络，每一个具有一个极化，每个具有8个输入和64个输出信道功能，具有功率分配器、有源模块（移相器和衰减器）功率合成和相关指令和控制板。在结构、辐射器数量和控制点数量方面，接收天线配置与发射天线相似。

所有必要的空间识别验证计划正在实施，主要包括：

·对于系统结构，必须考虑具有热控制限制的高功率有源模块。

·布线系统必须确保所有组件之间的完全电磁兼容性。

·层压复合结构必须嵌入热管中。2高能移动通信天线

目前卫星移动通信是主要的发展方向，为此已经出现了低轨道星座、中轨道星座和地球同步轨道等多种方案和系统。

L波段有源天线具有很多优点。它可以提供覆盖地球所需的所有光束。发射阵列天线的高等效率总辐射功率通常分布在全局波束和高增益点波束之间（高达24）。在波束之间需要高度隔离，以允许使用相同频带的频率复用和与其他卫星隔离。但最重要的是在每个波束之间的等效全向辐射功率的交换容量，以处理操作不确定性和在整个生命周期中的性能变化。

阿尔卡特研究并设计了两种类型的移动通信天线，即直接辐射阵列天线和聚焦阵列反馈反射器天线。为了最小化无源交叉调制产品，在叠层子阵列的设计中考虑了无源衰减因子。对所有用于阵列激光焊接的铝和碳增强聚酰胺树脂复合子阵列，均采用低（小于140 dBc）7阶无源可调水平，且整个温度范围（100～+120°C），在这种被动产品中也是非常稳定的。

有效负载遥测有源天线

未来的地球观测卫星系统将需要高速率的有效载荷数据遥测系统，以满足覆盖半锥角60°高增益天线的发展要求。

阿尔卡特提出了这种有源天线的新方案。该方案可以保证覆盖物的等效等流量全向辐射功率。只有通过相位控制和放大器的切换才能实现方位角和仰角的慢速扫描。

该方案非常适合锥面覆盖，其设计易于调整，满足特定空间任务要求。其特点是：

角分辨率灵活；·可以控制方向性，从而可以控制等效全向辐射功率和增益/噪声温度的性能；

·可靠性高，易于重新配置。在该方案中，可以实现多载波和多波束的工作模式而无需任何改变。

4数据中继卫星天线ESA的数据中继卫星（RS）的S波段发射天线也由阿尔卡特设计，用于地球同步卫星和低地球轨道卫星用户之间的通信。通过在有源天线S波段安装卫星，可控波束扫描可以实现10°的视角。

在ESA数据中继卫星的实验卫星ARTIMIS项目中，对S波段天线的识别模型进行了测试。

为了将发展的风险降到最低，天线被设计为铝级联装置，以适应大约4%的带宽的圆极化辐射。该技术可以通过简单的温度控制（无热管的白色涂层）来承受工作温度范围，并且在碳纤维复合材料上更容易实现。