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【 完成人 】
王翔
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梁旭文
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刘会杰
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任前义
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陈银平
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包乌云
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贾伯奇
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沈来申
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余金培
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沈洪兴
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【完成单位】上海微小卫星工程中心
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【 关键词 】UHF频段低轨卫星星载天线
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【摘 要】
在低轨卫星通信中,UHF频段的扩频突发传输可用性已被2003年成功发射的创新一号卫星系统演示并证明。然而,随着系统进一步实用化,用户容量不断扩大,由此要求的多路CDMA信号异步突发,导致系统的自干扰问题极为突出,且传统的功率控制方法不再适用。 为解决多路CDMA系统中的干扰问题,结合低轨卫星宽波束覆盖的特点,本研究成果提出了UHF频段对地赋形天线的技术方案,通过天线方向图的赋形效果,改善覆盖范围内的远近效应,达到简化功率控制、提高系统容量的目的。 对轨道高度为800km左右的卫星,为...
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在低轨卫星通信中,UHF频段的扩频突发传输可用性已被2003年成功发射的创新一号卫星系统演示并证明。然而,随着系统进一步实用化,用户容量不断扩大,由此要求的多路CDMA信号异步突发,导致系统的自干扰问题极为突出,且传统的功率控制方法不再适用。 为解决多路CDMA系统中的干扰问题,结合低轨卫星宽波束覆盖的特点,本研究成果提出了UHF频段对地赋形天线的技术方案,通过天线方向图的赋形效果,改善覆盖范围内的远近效应,达到简化功率控制、提高系统容量的目的。 对轨道高度为800km左右的卫星,为满足20度的工作仰角,星载天线的波束宽度达110度,为在一定程度上补偿卫星星下点链路、最低工作仰角链路之间高达7dB的链路损耗差异,从天线理论出发,研究利用四臂螺旋天线方案实现UHF频段宽波束星载赋形天线,通过仿真确定了四臂螺旋天线模型参数,基于电感加载技术实现了天线自移相圆极化、适合星载应用的天线样机,单天线性能及在星载条件下的实测结果表明,所研究四臂螺旋天线技术适用于目标低轨通信卫星系统。 研制完成了基于四臂螺旋的UHF频段宽波束星载赋形天线,并首次成功应用于某型号通信卫星的有效载荷,其为保证低仰角可靠通信、CDMA多通道同时通信提供了重要的技术基础。 本项目的研究技术成果已应用于某型号卫星的通信收发天线,该卫星已于2008年下半年成功发射,经在轨测试,所实现的星载UHF频段对地赋形天线其方向图与地形匹配,能够很好地适应于星载CDMA系统中,克服远近效应、简化功率控制、改善系统容量,同时提高低仰角条件下的通联成功率。 本研究成果的创新性主要有： 1)根据卫星轨道特点、星地通信技术体制,提出并确定了UHF频段星载天线赋形技术方案,该天线的首次星载应用结果表明,针对特定轨道所研究的宽波束赋形天线方案对保证低仰角条件下的可靠通信、降低远近效应对系统的影响、提高系统容量,提供了重要的技术基础。 2)首次设计并实现了基于四臂螺旋天线的低频段、宽波束、对地赋形的星载天线方案,通过末端电感加载、螺升角优化设计、以及自移相圆极化,有效降低了天线轴向长度,能够更好地满足微小卫星的体积、重量受限要求。 3)提出了宽波束四臂螺旋天线在特定星体配置条件下的性能分析方法,利用天线设计工具软件,完成了星载条件下天线辐射方向图和单天线辐射方向图的对比分析,得到了星载边界条件对宽波束四臂螺旋天线方向图的影响规律,并通过微波暗室测试结果进行了验证。
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