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卫星天线的发展历程

  通信卫星天线的发展,经历了从简单天线(标准圆或椭圆波束)、赋形无线(多馈源波束赋形和反射器赋形)到为支持个人移动通信而研制的多波束成形大天线。

  目前,全球波束仍采用圆波束,区域通信,大多数卫星通信都采用双栅、正交、单馈源、反射器赋形的天线设计。这种天线技术不仅已在大多数的通信卫星上采用;同时也被世界上各主要的卫星天线制造商所掌握,为支持个人移动通信而研制的多波束成型大天线,目前也开始使用。主要的卫星天线有以下几种。

  THURYU卫星天线

  该卫星天线由休斯公司研制。天线的物理尺寸为12.25米×16米,投影直径12米,128个馈源,收发合一。该无线尤如一个由若干支撑杆支撑的双环形,上环有一透明的抛物面支撑面,下环有一透明的抛物面反射器,两抛物面之间由许多细绳拉紧。展开和收拢简易可靠,每个支撑杆结点处由齿轮连接、控制。

  该无线的设计具有下列特点:

  ・一副收发合一的卫星天线。对于任何一个点波束、发射波束和接收波束将完全重叠(同时,不需要做第二副天线,极大地降低了天线分系统的重量。

  ・新颖的结构设计,达到了收拢状态的小型化和简易、可靠展开的目的。

  ・反射面采用介质薄膜上镀有金属环的频率选择面,它只对工作频率产生谐振而反射,其余则全部通过,消除了金属对金属之间的接触,将使无源交调最小。

  ・介质薄膜采用非完全绝缘体材料--氧化铟,其电阻率在10(8次方)Ω左右,从而既保证了静电完全卸载,又保持电磁波的穿透不受影响。

  ・128个馈源,同星上数字信号处理器的完美结合,有效保证覆盖区点波束的要求。利用偏馈技术,每8或20个,甚至更多的馈源形成一个波束,总数可形成200-300个点波束。

  ・多点波束,14分贝的波束隔离;大大提高了频率复用的次数(波束数/7),极大地节省了卫星的频率和频带。

  ・点波束的设计,保证了天线的高增益,有效地支持了个人通信的需求。

  ASES卫星天线

  该卫星天线由位于美国奥兰多、具有100多年历史的哈里斯(HARRIS)公司研制。哈里斯公司的天线设计采用传统的可展开桁架式结构天线。该公司已具有20年研制展开式大天线的经验,包括L、S、X和Ku频段的天线,如美国的数据跟踪中继卫星(TDRSS)4.8米的卫星天线,已经过飞行验证,具有很强的实力和信誉。

  ASES卫星采用两个12米的可展开桁架式结构天线分别用于发射和接收,偏置网状透明反射器在结构及展开驱动机构方面完全继承了原有天线的特点,具有较高的精度和可靠性。

  TORSS卫星天线

  4.8米直径的可展开桁架式结构无线,总重52磅;

  反射器是由18个石墨环氧树脂桁架、反射面、中心枢纽控制机构及马达驱动展开系统组成;

  中心支撑构件由6个石墨翼支架、石英环氧树脂屏蔽罩、锋窝子反射器和顶端的锥型体组成;

  馈源部件包括旁瓣跟踪和5个KU频段馈源。

  GALILEO卫星天线

  4.8米直径的可展开桁架式结构天线,总重76磅;

  18个钢性的增强型碳纤维环氧树脂桁架;

  利用可调整的铍支撑杆系统支撑馈源;

  钼镀金的网状抛物面反射面;

  双赋形卡塞格伦反射面和顶点馈电(APEX-FEEK)反射器。

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