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星载天线成长史

时间:2018年06月11日 信息来源:本站原创 点击: 字体:

天线,是我们日常生活中很常见的一种通讯设备装置,在我们头顶上的那片神秘太空,也有天线的存在。这些天线主要装在卫星、飞船等航天器上,用于航天器与地面的双向信息传递。

卫星距离地面几万公里甚至几十万、几百万公里,与地面的各种交流都是通过电磁波实现的。而电磁波在穿越星际的过程中会有损耗,为了让卫星清楚的听到地面的指令,清晰将星上信息传回,研制人?#22791;?#21355;星装上了天线。可以说,天线是卫星的?#20843;?#39118;耳”或者“扩音器”。天线已成为任?#25105;?#20010;航天器不可或缺的重要组成部分,航天器天线影响并制约着整个无线通信系统乃至整个航天器的性能和功能。

在我国研?#21697;?#23556;的航天器中,80%以上的有效载?#19978;?#32479;的天线都是由中国空间技术研究院所属的空间电?#26377;?#24687;技术研究院研制的。据该院天线专家吴春邦介绍,他们为我国研制了第一副空间可展开网状天线、第一副空间相控阵天线、第一副星载遥感相控阵天线、第一副星载智能天线、第一副星载数传相控阵天线、第一副星载导航相控阵天线。

20世纪六十年代至今,我国的空间天线技术实?#33267;?#19977;次技术跨越:

线天线时期

20世纪六十年代至八十年代)

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▲东方红一号线天线

这一时期,我国进行了早期的通信卫星研制,当时的通信卫星通信容量较小,以广播服务为主,服务范围较广,卫星的经济效益还不明显,对天线的要求并不高,主要以喇叭天线、振子天线为主。我国第一颗人造卫星东方红一号用的鞭状杆天线就是线天线的一种。面天线时期

20世纪九十年代至本世?#32479;酰?/span>

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▲中星6A卫星赋形反射面天线

进入上世纪九十年代,随着商用通信卫星的起步发展,卫星通信容量逐渐增大,为提高天线增益和区域覆盖能力,反射面天线得到了快速发展。通过对反射面进行赋形优化设计,实?#33267;?#23545;不同地区的灵活覆盖;同时引入机构组件使天线具有转动功能,实?#33267;?#35206;盖区的灵活机动扫描。我国发射的大多数卫星中,都有面天线,例如北斗导航卫星、中星系列部分通信卫星、神舟飞船的中继终端等等。

大发展时期

(近十年来)

进入本世纪后,随着我国综合国力的增强,国产卫星家族不断庞大,包括通信卫星、导航卫星、遥感卫星、载人飞船、深空探测器等各类航天器,对天线也提出了越来越高的要求。

为了在不增加卫星承载能力的前提下进一步提升卫星通信容量或探测能力,空间天线有了阵列技术、多波束技术和大型可展开反射器技术等众多新技术。

阵列技术是指?#30740;?#22810;线天线按照一定规律排布在一起,极大地提高了天线在收发电磁波信号时的抗干扰能力,提高了卫星的在轨可靠性。

多波束技术通过一副或多副天线形成数十个甚至数百个波束覆盖某一特定区域,通过卫星在地面上形成了类似地面移动通信领域的蜂窝网络,极大的提高了卫星的通信容量。我国第一颗高通量卫星——?#23548;?#21313;三号采用的就是多波束天线。

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▲?#23548;?#21313;三号多波束天线

大型可展开反射器技术使天线随卫星发射前?#31456;?#25104;较小体积,卫星入轨后天线在地面指令控制下展开并形成一张巨大的天线网,为航天器天线的创意?#38498;?#21069;瞻性设计提供了无限可能。采用了大型可展开反射器技术后,通信卫星可获得更高的通信容量,导航卫星可提高定位精度,遥感卫星可提高对地观测精度,深空探测器可飞往遥远的月球、火星甚至太阳系边缘。

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▲嫦娥四号中继星?#21485;?#26725;”伞状天线

2018521日发射的嫦娥四号中继卫星上架设了一副口径近5米的伞状天线,这副天线属于大型可展开天线,这是人类深空探测器历史上携带的最大口径通信天线。





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