机载宽带卫星通信系统的应用与关键技术分析

由于航空旅行这种特定的空间性和时间性,使得解决对外联系的手段成为了一种强制型的设施.随着我国航空事业的快速发展,航空通信已经在向宽带不断迈进,新的全球宽带系统为飞行中的飞机提供空中互联网宽带接入服务.由于传统的微型宽带接入业务的终端都是固定的,很多技术都受到挑战,需要采用新技术适应机载宽带卫星通信的新特点.文章简要介绍了机载宽带卫星通信系统的应用领域及卫星通信系统的信道特性,并对关键技术进行了分析.     

机载天线的方向图分析

计算了机载单极子天线的辐射方向图,通过与单极子天线在自由空间方向图的比较,分析了飞机对机载天线方向图的影响;在此基础上,计算了当飞机盘旋飞行时,机载天线对空间某一固定点辐射场强的变化情况.     

12 m天线结构轻型化模块化设计

针对极地工作环境和运输、吊装条件限制,对12 m S/X/Ka天线结构进行了轻型化、模块化设计,基于ANSYS分析计算了多工况下天线结构的应力及变形情况。设计的天线结构总质量为2.8×104  kg,最大吊装单元不大于4×103 kg,满足模块化、轻型化需求,且在各种工况下满足精度和强度设计要求,已应用于相关工程建设中。     

用于船舶自动识别系统的机载阵列天线设计

为了满足船舶自动识别系统抗干扰性能的要求,设计了一种机载阵列天线。天线阵列由5个单极子天线单元组成,整体尺寸为Φ720 mm×306 mm,天线单元沿圆周均匀排列。通过泰勒分布和牛顿优化算法,优化阵列的辐射幅度及相位,得到实测的方位面增益-15 dB抑制范围达到128°,-20 dB抑制范围达到77°;装机后-15 dB抑制范围在114°以上,-20 dB抑制范围在51°以上。该阵列天线结构简单,成本低,满足机载环境的使用要求。     

一种低轨卫星通信天线多工作模式波束实现技术

在分析低轨卫星通信系统中不同链路所需波束类型的基础上,将所需波束类型归纳为宽波束和可切换点波束两大类,进而提出了用一副相控阵天线来实现这两种波束的方式。以16×16单元顺次旋转切角阵为研究对象,采用最小二乘优化方法综合阵列方向图,得到对地等通量覆盖的宽波束;合理设计波束分布,采用相控阵常规的波束切换功能,得到点波束覆盖图。仿真结果表明,宽波束和可切换点波束均能实现对星下±55°范围的覆盖。相比常规的多天线方式,这种多工作模式波束实现技术大大降低了卫星系统的复杂度,降低了设计、集成、测试和维护卫星天线系统的时间和成本,降低了卫星平台天线布局的难度,因此具有重要意义。     

试验研制中的12m口径20／30GHz天线性能预测

介绍用于ＴＤＲＳＳ的１２ｍ口径２０／３０ＧＨｚ地面测控天线研制情况及性能预测结果。     

船载卫星通信地球站三轴稳定天线坐标计算方法改进

利用船载惯性导航系统提供的姿态信息,建立了船载A-E-C三轴稳定卫星通信天线的坐标计算模型,利用该模型推导了横倾角和纵倾角的计算公式,以及海上动态条件下极化角实时修正公式,控制船载卫星通信天线隔离船摇。经过MATLAB仿真运算和数值分析验证,并应用于实际系统中,提高了船载卫星通信地球站天线的性能。该模型还为优化船载卫星通信天线的控制提供了数学分析工具。     

机载天线隔离度仿真与分析

天线隔离度是机载电子系统实现电磁兼容预测的重要参数。根据 反应积分原理,提出采用孤立天线远场方向图来替代实际环境中天线的办法,简化分析模型 ,在保证分析精度的基础上,提高计算效率,从而高效完成电大尺寸环境中天线隔离度的仿 真分析。通过在自由空间情况下进行测试,验证了仿真结果的准确性。     

L频段低仰角覆盖机载前舱卫通天线

目前用于机载前舱卫星通信的L频段终端系统设备,全部是由国外厂商提供,且多采用平面阵或机械扫描的方式。提出“屋顶”形天线阵列来实现超低仰角覆盖,设计并研制了L频段机载前舱卫通相控阵天线样机。地面静态对星试验结果表明,天线样机可与海事卫星实现稳定通信,通信速率为310 kb/s,通信质量良好。相比于以往的平面布阵或机械扫描方案,这是一种规模小、重量轻的低仰角覆盖方法,非常适用于L频段机载前舱卫通天线。     

一种改进的机载卫通天线跟踪算法

在圆锥扫描实现过程分析的基础上,提出了一种改进的机载卫通天线跟踪算法。结合天线方位、俯仰方向图及其三维重构法,对该跟踪算法进行了理论推导。运用Matlab曲线拟合仿真,给出了天线跟踪调整方向和角度的计算公式,最后分析了实际应用中需要注意的一些问题。飞行试验表明,该改进的圆锥扫描跟踪技术提高了天线伺服系统的跟踪精度和跟踪速度,很好地满足了机载卫星通信的需求。     

卫星通信新技术现状与展望

卫星通信技术已成为陆海空天一体化信息网络系统的重要组成部分。介绍了卫星通信新技术中星上载荷、物理层传输、卫星通信天线和更高频段卫星通信等技术的现状,深入分析了它们的发展趋势,提出了有待进一步研究的关键技术,为我国卫星通信系统设计提供借鉴和思路。     

船载卫通站天线控制单元引导计算异常的解决

某船载卫通站天线控制单元（ACU）在一次任务海域使用捷联惯导（SINS）作为数据源引导计算时出现了卫星捕获异常情况。针对该问题,从分析船载卫通站卫星捕获原理入手,详细比对了各类引导源的数据格式与异同点,结合以往工程经验进行问题排查定位,提出了相应的解决方案并完成了ACU软件的修改完善和测试验证。试验结果表明,采用所提方法,问题定位准确,解决方案简单有效、可行性强,可为类似问题的解决提供参考。     

相控阵结合伺服辅助的车载动中通天线跟踪方法

天线跟踪功能是车载动中通系统(SOTM)提供无线通信能力的前提,相控阵天线能提供较好的跟踪性能,但是存在波束扫描范围有限的问题。为实现相控阵天线全方位跟踪能力,提出了一种相控阵+伺服辅助的方法。给出了算法数据处理流程,并完成了原理样机设计。根据原理样机工作原理给出了跟踪角误差计算公式,测试结果与计算结果相符。测试结果表明：在(57.88～115.76)°/s角速度下,通信链路信噪比损失小于0.5 dB。     

Ka频段双模航空客舱宽带卫星通信系统总体设计

针对民航市场对客舱宽带卫星通信的迫切需求,提出了一种基于Ka频段高通量卫星的双模解决方案。研究了系统设计的诸多方面,包括卫星资源选择、网络结构、技术体制和适航性。详细介绍了机载设备的组成和双模工作原理,分析了几个与设计实现密切相关的技术指标。方案设计和技术指标分析结果对实际工程应用有一定的参考价值。     

卫星通信抗干扰设计考虑及性能分析

提出了直接序列扩频和自适应调零天线相结合的卫星通信抗干扰设计思路,针对不同干扰条 件和不同卫星转发方式,进行了系统抗干扰性能的理论分析,结果表明,直接序列扩频和自 适应调零天线相结合,经星上再生处理转发可有效提高系统抗干扰能力。相关分析与结论对 工程应用具有一定的参考意义。     

印度军事卫星通信系统发展概述

在未来信息化战争中,卫星通信将发挥越来越重要的作用,已成为各国竞相争夺的信息制高点。印度从本国实际需求出发,统筹规划,以研发满足国民经济需求的多用途通信卫星为突破口,迅速建成了亚太地区最大的国内通信系统之一。在简要分析印度各军种卫星通信需求和发展现状的基础上,介绍了印度的几个重点卫星通信工程项目,重点论述了 “印度国家卫星”（INSAT）系列和“静地星”（GSAT）系列中在役和在研通信卫星的性能和作用,最后总结了印度研发通信卫星系统的经验,期望为相关人员提供参考与借鉴。     

宽带卫星通信系统中强干扰抵消方法

在强干扰环境下,星上信道化器的关键部件模数转换器（ADC）会发生数据溢出,严重影响星上载荷转发性能。为此,提出了一种基于抵消思路的宽带卫星通信系统中强干扰抑制方法。该方法首先在数字域对强干扰进行检测、提取和相位幅度调整,然后在模拟域进行强干扰抵消,最后通过检测反馈保证抵消效果。给出了数字域提取滤波器的基本设计方法和实现步骤,并且结合工程实际,采用数学形态学滤波方法消除卫星宽频带噪底起伏带来的影响。研究与仿真结果表明,该方法能对强干扰进行有效抑制。     

卫星通信抗截获信号波形设计

针对卫星通信信号传输隐蔽性不高的问题,提出了一种抗截获的信号波形设计方法。采用具有循环平稳特性的大信号掩盖不具有循环平稳特性的弱信号,含有重要信息的弱信号成为大信号的背景信号,实现卫星信号的隐蔽传输。弱信号包含正常业务数据和重要数据,利用随机跳码扩频和随机跳时将两者合并的同时,可将重要数据隐藏于弱信号中,并破坏弱信号的循环平稳特性,提高重要数据传输的安全性。对信号波形仿真分析,在大信号和弱信号的功率比高于7 dB时,盲检测不到弱信号的存在,表明设计波形具有抗截获性。最后对弱信号解调性能仿真分析,表明抗截获能力提高的同时,其传输性能仍在可接受范围内。