机载Ku、Ka频段卫星通信系统综述

作者：艾文光，赵大勇，邓军

作者单位：艾文光(中国电子科技集团公司第39研究所,陕西西安 710065)，赵大勇,邓军(空军装备研究院通信导航与指挥自动化研究所,北京 100085)

引用本文格式：艾文光.赵大勇.邓军机载Ku、Ka频段卫星通信系统综述[会议论文] 2011

天线极化综述

天线极化综述班级：09电子(1)班姓名：周绕学号：0905072024 完成时间：2011年11月15日

目录一、天线的极化概念描述 0 二、天线的极化分类 0 1、线极化 0 （1）、线极化描述 0 （2）、线极化的数学分析 0 2、天线的馈源系统 (1) 3、极化波 (2) （1）、极化波的简介与分类 (2) （2）、极化波的应用 (2) 4、圆极化 (2) （1）、圆极化的描述 (2) 5、椭圆极化 (4) 三、总结 (5)

一、天线的极化概念描述天线的极化特性是以天线辐射的电磁波在最大辐射方向上电场强度矢量的空间取向来定义的，是描述天线辐射电磁波矢量空间指向的参数。由于电场与磁场有恒定的关系，故一般都以电场矢量的空间指向作为天线辐射电磁波的极化方向。二、天线的极化分类天线的极化分为线极化、圆极化和椭圆极化。线极化又分为水平极化和垂直极化；圆极化又分为左旋圆极化和右旋圆极化。 1、线极化（1）、线极化描述电场矢量在空间的取向固定不变的电磁波叫线极化。有时以地面为参数，电场矢量方向与地面平行的叫水平极化，与地面垂直的叫垂直极化。电场矢量与传播方向构成的平面叫极化平面。垂直极化波的极化平面与地面垂直；水平极化波的极化平面则垂直于入射线、反射线和入射点地面的法线构成的入射平面。（2）、线极化的数学分析

(a)垂直极化 (b) 水平极化在三维空间，沿Z轴方向传播的电磁波，其瞬时电场可写为： = + 。若=ExmCOS(wt+θx),=EymCOS(wt+θy) ，且与的相位差为nπ(n=1,2,3,…) ，则合成矢量的模为: 这是一个随时间变化而变化的量，合成矢量的相位θ为：合成矢量的相位为常数。可见合成矢量的端点的轨迹为一条直线。与传播方向构成的平面称为极化面，当极化面与地面平行时，为水平极化，如图（a）；当极化面与地面垂直时，为垂直极化波，如图（b）。 2、天线的馈源系统馈源是天线的心脏，它用作高增益聚集天线的初级辐射器，为抛物面天线提供有效的照射。（1)有合适的方向图。馈源初级方向图不能太窄，否则抛物面不能被全部照射；但也不能太宽，以免功率泄漏过多。另外，初级方向图应接近于旋转对称，最好没有旁瓣和尾瓣。（2）有理想的波前。圆抛物面天线要求馈源的波前为球面，以确保该相位中心与焦点重合时抛物面口径场的相位均匀分布。否则，会引起天线方向图畸变、增益下降、旁瓣升高。（3）无交叉极化。即无干扰主极化的交叉分量，要求馈源辐射场的交叉化分量尽可能小。（4）阻抗变化平稳。要求在工作频段内，馈源的输入阻抗不应变化过大，以保证和馈线匹配。（5）尺寸尽量小。完整的馈源系统主要由馈源喇叭、90°移相器和圆矩变换器几部分组成。馈源按使用的方式可分为前馈馈源和后馈馈源。按卫星频段可分为C频段馈源和Ku频段馈源；目前已开发出C和Ku频段的共用馈源。前馈馈源一般应用于普通的抛物面天线，后馈馈源一般应用于卡塞格伦天线。抛物面天线常用馈源形式有角锥喇叭、圆锥喇叭、开口波导和波纹喇叭等。前馈馈源中使用最多的是波纹槽馈源；再有一种叫带扼流槽的同轴波导馈源。后馈馈源喇叭常用的是介质加载型喇叭，它是在普通圆锥喇叭里面加上一段聚四氟乙烯衬套构成的。偏馈天线要选用偏馈馈源，偏馈馈源盘的波纹呈漏斗状，而正馈馈源的波纹盘为水平状。

20010606-工信部-关于进一步规范卫星通信业务市场的通知

关于进一步规范卫星通信业务市场的通知信息产业部电信管理局信电函[2001]123号各省、自治区、直辖市通信管理局：近来，发现个别单位在未取得电信业务经营许可证的情况下，擅自开展卫星通信业务。为了维护国家的通信安全和整体利益，规范我国卫星通信业务市场，保障经营者和用户的合法权益，请各通信管理局加强对此类业务的监管，现将有关要求通知如下：经营卫星转发器出租业务、国内ＶＳＡＴ通信业务等卫星通信业务，必须持有信息产业部颁发的相应电信业务经营许可证，并按有关规定和要求开展经营活动。未取得经营许可证的任何单位、组织和个人均不得经营卫星通信业务。卫星通信业务经营单位开展业务经营时，应严格遵守国家通信政策、法律法规和有关规定，接受通信主管部门的行业管理和监督检查，规范经营行为，正确开展业务宣传，维护国家的整体利益和用户的合法权益。国内ＶＳＡＴ通信业务经营单位不得在境外设立小站，经营通信业务。为电信业务经营者提供ＶＳＡＴ通信服务时，应认真核验其经营许可证规定的业务种类和服务范围，按照其经营许可证规定的内容为其提供服务；为没有电信业务经营许可证者提供ＶＳＡＴ通信服务时，ＶＳＡＴ小站用户是该项业务的最终用户，不能再向其他单位或个人提供通信服务，ＶＳＡＴ小站也不能通过终端设备接入公用电信网。卫星转发器出租业务经营单位在开展业务时，应审查用户的使用用途和主体资格，用户利用转发器从事电信经营活动的，应持有相应的电信业务经营许可证。国内用户需要租用转发器带宽，应从持有卫星转发器出租业务经营许可证的单位租用转发器资源，未经国家通信主管部门审核批准，不允许直接租用无卫星转发器出租业务经营许可证单位的卫星转发器。国外卫星公司在国内提供卫星转发器出租服务，应事先与我国完成卫星网路协调等工作，将卫星转发器出租给国内具有经营卫星转发器出租业务资格的卫星公司或经通信主管部门批准的使用单位，再由国内卫星公司转租给国内使用单位并负责技术支持、市场营销、用户服务和用户监管等。不允许境外卫星公司未经通信主管部门批准直接向国内用户经营卫星转发器出租业务。

机载天线综述

直升机平台机载天线研究综述李雪健摘要:直升机作为一种快速灵活的机动装备，近几年在城市反恐处突及应急灾害救援等场合作用明显。机载天线作为通信系统的重要一环，它的性能好坏对直升机通信效果影响极大。本文介绍了机载天线的分类及特点，综述国内外当前对机载天线的主要研究方向和研究进展。介绍了以FEKO和HFSS软件为基础的直升机平台天线研究方法。关键词：直升机平台；机载天线；研究现状 0、引言自1907年法国人保罗·科尔尼发明直升机以来，直升机就作为人造飞行器中重要一支在人类历史上扮演着重要角色。机动灵活和起落条件要求低等特点使直升机在现代社会得到广泛应用。机载天线是飞机系统与其它系统进行电磁能量交换的转换设备，是飞机感知系统的一部分[1]。从广义角度而言，以载机为工作平台的天线均可称为机载天线。机载天线在现代飞行器上应用十分广泛，如飞机上的通信、导航、敌我识别、电子战、雷达等。机载天线的好坏决定着整个系统通信的质量，研究机载天线有着重要的意义[2]。关于机载天线的研究的文献众多，从事相关研究的专家学者和科研院所也非常之多。但大部分研究都是基于固定翼飞机作为平台研究的，专门以直升机作为平台研究机载天线的文章较少。但固定翼飞机与直升机所处的通信环境及对天线的要求相似，可以进行类比研究。本文以机载天线的主要研究方向及发展情况为主结合直升机平台特点进行综述。一、机载天线研究背景 1.1机载天线的国内外研究现状近一个世纪以来,无线电通信技术发展迅速,天线作为无线电波的入口与出口,是一切无线系统中必不可少的组成部分。天线性能的好坏直接影响整个无线系统的性能。飞机作为一种高新科技集成的载体，飞机上通信设备的数量和种类都达到了前所未有的程度，并且现代社会对各种载人、载物飞行器的功能的要求越来越高。并且随着新一代飞机的飞行速度高度等的提高以及现代社会电磁环境的日益复杂，实现飞机通信的顺畅难度变大。这就对机载天线的性能提出来更高的要求。飞机上有很多天线，如：各式各样的导航通信系统、着陆系统、测高雷达等系统的天线。机载天线按照工作频段分类，可以分为机载中波天线、机载短波天线、机载超短波(VHF/UHF)通信天线、飞机导航天线，还有机载共形微带天线及飞机通信用的自适应阵天线等。如图1.1所示，是一个典型军用飞机上具有多达70多副天线[3]。

航空公司运行控制卫星通信实施方案

— 1 — CAAC 航空公司运行控制卫星通信实施方案中国民用航空局

航空公司运行控制卫星通信实施方案第一章总则 1.1目的《航空公司运行控制卫星通信实施方案》是航空公司建设独立于空中交通管制通信系统之外的，用于运行控制语音通信系统的基准文件。本方案为航空公司制定卫星通信实施计划和与其他相关技术的融合应用提供政策与标准指导。它的目的是利用卫星通信系统，全面解决飞机与运行中心（AOC）之间的陆空语音通信联系问题，快速提升运行控制能力。 1.2依据（1）《航空器运行》（ICAO附件6）；（2）《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》（CCAR-121-R4）；（3）《航空承运人运行中心（AOC）政策与标准》（AC-121-FS-2011-004R1）。 1.3适用范围本方案适用于按照CCAR-121部实施国内、国际定期载客和使用飞行签派系统的补充运行航空承运人。 — 2 —

对于使用飞行跟踪系统的CCAR-121部补充运行航空承运人，使用飞机定位系统的CCAR-135部和CCAR-91部航空公司，推荐按照本方案建立运行控制卫星通信能力。 1.4背景随着我国机队数量和航空运输量的快速增长，面对空域紧张、复杂运行以及由于天气和流量控制等不利因素造成的航班大面积延误等问题，航空公司的通信联系和监控问题极大影响了航空公司运行控制能力的提高，安全压力日益增大。在飞行运行中，可靠、稳定和不间断的语音通信可以帮助飞行签派员及时将影响飞行安全的信息通知机组，协助机组安全飞行，有效避免一些由于判断失误、决策不及时发生的飞行事故。与受限的高频、甚高频通信相比，卫星通信具有质量高、保密性强、干扰小、容量大、覆盖范围广和运行稳定等优点，是航空公司首选的运行控制通信手段。卫星通信技术在国际上已日臻成熟，并被发达国家航空公司普遍用于飞机与运行控制之间的语音通信解决方案。当今国际上普遍使用的卫星通信系统有：海事卫星系统（BGAN）、铱星卫星系统。另外，我国基于甚小口径天线系统(VSAT）技术的Ku或Ka 卫星移动通信系统和现代移动地空宽带通信技术，在解决技术难点后转向为航空公司飞行运行提供服务。 — 3 —

螺旋天线综述

螺旋天线综述 1 引言螺旋天线(helical antenna)是用导电性良好的的金属做成的具有螺旋形状的天线。螺旋天线具有圆极化，波束宽度宽的优点，因此被广泛在卫星通讯，个人移动通信中。同轴线馈电是螺旋天线的常用馈电方式，可以采用底馈或者顶馈，此时同轴线的内导线和螺旋线的一端相连接，外导线则和接地板（金属圆盘或矩形板状等）相接，螺旋线的另一端是处于自由状态。螺旋天线既可用做反射镜或透镜的辐射器，也可用做单独的天线（由一个或几个螺旋线组成）。 2 螺旋天线的发展螺旋天线的辐射能力是美国科学家 JohnD.Kraus于1947年在实验中发现的，自此之后，螺旋天线以其在宽频带上具有近乎一致的电阻性输入阻抗和在同样的频带上按“超增益”端射阵的波瓣图工作特点很快在各领域得到了广泛的应用。许多学者对螺旋天线的辐射特性进行了研究，给出了螺旋天线辐射设计多经验公式。 20世纪70年代，苏联科学家尤尔采夫和鲁诺夫对各种形式的螺旋天线进行了比较系统的理论分析和设计研究。此后各国学者进行了这方面的研究，延伸出了很多变种，尤其是四臂螺旋天线因其高增益，方向性好，圆极化的特点，得到了深入的发展和实际应用，如图1所示。 2008年弗吉尼亚大学的Warren Stutzman教授制成了一种六臂螺旋天线，如图2所示。天线实现了几乎最优化的UWB性能，通过采用围绕一个金属中心核而卷绕的臂来维持与臂之间相对不变的距离，几乎完整的利用了天线罩内的整个三维空间。该天线具有10:1的瞬间带宽，它可以被用于频域、多带宽、多信道应用以及时域或脉冲应用。在低成本的应用中，该设计可以被蚀刻在天线罩的内部，或由曲线或曲管构建。

民航卫星通信网络管理规定(试行)

民航卫星通信网络管理规定（试行）第一章总则１．１本规定根据《中国民航总局通信导航监视工作规则》及《中国民用航空无线电管理规定》制定。１．２凡设置、运行、使用民航卫星通信网络设备的单位，均应遵守本管理规定。１．３民航卫星通信网是指由民航总局统一组织规划建设的专用卫星通信网络及在该网络中运行的所有卫星地球站。１．４本管理规定由民航总局空中交通管理局负责解释。第二章卫星通信网络建设及管理原则２．１民航卫星通信网的建设由民航总局统一组织规划，各地区管理局按规划组织实施和保障运行。２．２民航卫星通信网络内各卫星地球站、各用户接～３一

口及路由的设置均由民航总局空中交通管理局统一管理。２．３民航卫星通信网络所使用的卫星转发器资源由民航总局空中交通管理局统一组织获取、分配、使用及管理。第三章卫星地球站建设程序３．１根据业务需要，民航系统各单位或与民航系统业务相关的单位需建设卫星地球站加入民航卫星通信网络时，需根据附则一《民航卫星通信地球站建设资料表》中的要求，按所在地区逐级（省局、管理局、总局）向民航通信主管部门进行申请，由民航总局批准其建站地点、建设规模及有关技术参数配置，有关设备采购参照民航总局有关要求进行。３．２在新建地球站的项目批准后，各地应按附则一《民航卫星通信地球站建设资料表》的要求，作出选址报告，经各管理局上报民航总局，批准后方可建站。３．３建设单位或使用单位需对民航总局已经批准的或已建成的卫星地球站的地点、规模和有关技术参数进行调整时，需按３－２条的要求，重新上报民航总局。一４一

各民航卫星通信地球站的建设，必须严格按照民航总局批复的选址地点、规模和技术要求进行。３．４地球站建设完成后，民航总局空管局将组织对其进行入网测试、检查，各项技术指标合格并向有关部门办理了《无线电台执照》后方可加入民航卫星通信网运行。３．５非中国民航用户，但与民航业务有关的部门需建设卫星地球站加入中国民航卫星通信网的，需与民航总局空管局协商，签定有关通信协议后方可建设、使用。３．６新建卫星地球站的电测及入网测试，需由民航总局空管局认可的单位负责进行。３．７每年一月份，各地区空管局对所辖区域内的卫星通信地球站的建设、扩容及业务量需求、发展设想进行一次调查，并将有关情况上报总局空管局。第四章卫星通信网运行管理４．１民航总局空管局负责民航卫星通信网络的运行管理，制定有关技术规范和入网规定，进行网络的组织、调整和优化，组织进行人员技术培训和考核。４．２民航卫星通信网内的各卫星地球站由所在地点一５一一

北斗相关的国家政策法规文件解读

北斗相关的国家政策法规文件解读 1、国发政策法规文件《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》国发〔2006〕6号《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》国发〔2010〕32号《国家战略性新兴产业发展规划纲要》国发〔2012〕28号《卫星及应用产业发展专项》2013 国发《国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见》国发〔2013〕32号《国家卫星导航产业中长期发展规划》国办发〔2013〕97号《国务院办公厅关于促进地理信息产业发展的意见》国办发〔2014〕2号 2、部委政策法规文件《关于加快推进重点运输过程监控管理服务是否系统工程实施工作的通知》交运发〔2011〕514号《导航与位置服务科技发展“十二五”专项规划》2012年科技部《国家发展改革委办公厅、财政部办公厅关于组织实施卫星及应用产业发展专项的通知》（发改办高技[2013]895号）《道路运输车辆卫星定位系统北斗兼容车载终端技术规范》交通部2013年21号《国家地理信息产业发展规划（2014—2020年）》发改地区[2014]1654号《关于北斗卫星导航系统推广应用的若干意见》2014年国家测绘地理信息局《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》发改高技[2014]1770号解读 1、国发文件相关摘要《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》国发〔2006〕6号摘要：《纲要》指出，今后15年，科技工作的指导方针是：自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。自主创新，就是从增强国家创新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。重点跨越，就是坚持有所为、有所不为，选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的关键领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展。支撑发展，就是从现实的紧迫需求出发，着力突破重大关键、共性技术，支撑经济社会的持续协调发展。引领未来，就是着眼长远，超前部署前沿技术和基础研究，创造新的市场需求，培育新兴产业，引领未来经济社会的发展。这一方针是我国半个多世纪科技发展实践经验的概括总结，是面向未来、实现中华民族伟大复兴的

卫星通信系统基础知识

卫星通信系统基础知识卫星通信简单地说就是地球上（包括地面和低层大气中）的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是：通信围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的围，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响（可靠性高）；只要设置地球站电路即可开通（开通电路迅速）；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信（多址特点）；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量；同一信道可用于不同方向或不同区间（多址联接）。 1、卫星通信系统基本概念 1.1系统组成卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三部分组成。卫星端在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，卫星星体又包括两大子系统：星载设备和卫星母体。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地面站还包括地面卫星控制中心，及其跟踪、遥测和指令站。用户段即是各种用户终端。

1.2卫星通信网络的结构 ●点对点:两个卫星站之间互通；小站间信息的传输无需中央站转接；组网方式简单。 ●星状网：外围各边远站仅与中心站直接发生联系，各边远站之间不能通过卫星直接相互通信（必要时，经中心站转接才能建立联系）。 ●网状网：网络中的各站，彼此可经卫星直接沟通。 ●混合网：星状网和网状网的混合形式 1.3卫星通信的应用围 ●长途、传真 ●电视广播、娱乐 ●计算机联网 ●电视会议、会议 ●交互型远程教育 ●医疗数据 ●应急业务、新闻广播 ●交通信息、船舶、飞机的航行数据及军事通信等

1.4卫星通信使用频率 ●电波应能穿过电离层，传输损耗和外部附加噪声应尽可能小 ●有较宽的可用频带，尽可能增大通信容量 ●较合理的使用无线电频谱，防止各宇宙通信业务之间及与其它地面通信业务之间产生相互干扰 ●通信采用微波频段（300MHz-300GHz）注：由于空间通信是超越国界的，频谱分配是在ITU主管下进行的，1979年世界无线电行政大会（WRAC)分配给卫星通信的频带包含17个业务分类，并将全球分为三个地理区域：Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区，我国位于第Ⅲ区。详细的频率分配可查阅到。常用工作频段 C波段与Ku波段的比较 1.5多址方式在微波频带，整个通信卫星的工作频带约有500MHz宽度，为了便于放大和发射及减少变调干扰，一般在星上设置若干个转发器。每个转发器被分配一定的工作频带。目前的卫星通信多采用频分多址技术，不同的地球站占用不同的频率，即采用不同的载波。比较适用于点对点大容量的通信。近年来，时分多址技术也在卫星通信中得到了较多的应用，即多个地球站占用同一频带，但占用不同的时隙。与频分多址方式相比，时分多址技术不会产生互调干扰、不需用上下变频把各地球站信号

智能天线综述

文章编号:1006-7043(2000)06-0051-06 智能天线综述肖炜丹,楼　吉吉,张　曙 (哈尔滨工程大学电子工程系,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:智能天线技术作为ITM -2000(International Mobile Telephone -2000,2000年全球移动电话)的核心技术之一,受到国内外移动通信业的高度重视.本文对智能天线的基本概念、基本原理和国内外研究现状等进行了综合论述,并讨论了其相关技术及应用和发展前景,最后对智能天线技术研究中的难点和应注意的问题发表了看法.① 关　键　词:智能天线;软件无线电;移动通信;ITM -2000;第二代移动通信系统;第三代移动通信系统中图分类号:TN911.25　文献标识码:A Summ arization of Sm art Antennas XIAO Wei-dan ,LOU Zhe ,ZAN G Shu (Dept.of Electronic Eng.,Harbin Engineering University ,Harbin 150001,China ) Abstract :Great attention is paid to the application of smart antennas by mobile communication trade both here and abroad as one of the key techniques for ITM -2000(International Mobile Telephone -2000).The paper presented basic concepts and principles of the smart antennas ,including its research situation at home and abroad ,and then discussed correlated technologies and potential applications.Finally ,the authors ’opinions were presented about the difficulties and the problems that should be considered in the research of smart antennas. K ey w ords :smart antenna ;software radio ;mobile communication ;ITM -2000;2G;3G 近年来全球通信事业飞速发展,通信业务的需求量越来越大,特别是第三代移动通信等新概念的出现,对通信技术提出了更高的要求.第三代移动通信系统的理想目标是有极大的通信容量,有极好的通信质量,有极高的频带利用率.在复杂的移动通信环境和频带资源受限的条件下达到这一目标,主要受3个因素的限制:1)多径衰落;2)时延扩展;3)多址干扰.为克服这些限制,仅仅采用目前的数字通信技术是远远不够的.近几年开始研究的移动通信的智能技术,即智能移动通信技术,包括智能天线、智能传输、智能接收和智能化通信协议等,为克服和减轻这些限制,达到或接近第三代移动通信系统的理想目的,提供了最有力的技术支持,已成为第三代移动通信系统最重要的技术保证.而其中的智能天线技术以其独特的抗多址干扰和扩容能力,不仅是目前解决个人通信多址干扰、容量限制等问题的最有效的手段,也被公认为是未来移动通信的一种发展趋势,成为第三代移动通信系统的核心技术.为便于广大通信爱好者能够对智能天线技术有所了解,本文将从智能天线的概念、原理、相关技术及其应用做一简要介绍. ①收稿日期:2000-06-01;修订日期:2000-11-15 作者简介:肖炜丹(1975-),男,黑龙江哈尔滨人,哈尔滨工程大学电子工程系硕士研究生,主要研究方向:通信与信息系统. 第21卷第6期哈　尔　滨　工　程　大　学　学　报 Vol.21,№.62000年12月 Journal of Harbin Engineering University Dec.,2000

卫星通信发展及未来趋势

卫星通信与导航大作业（一）题目：卫星通信技术发展及未来趋势班级：021212 姓名：李景学号：02121149

目录一．卫星技术的概论 (2) 二．我国卫星通信系统的发展现状 (3) 三．应用在卫星通信中的技术 (4) 四．卫星通信发展前景展望 (5) 五．结语 (6)

随着信息化时代的到来,全球个人移动通信和信息高速公路通信需求的迅速增长,要实现通信网的“无缝”覆盖,卫星通信是必不可少的通信手段。与传统的通信和传输方式相比,卫星通信在技术和成本上具有高可用性和高性价比的优势,它以其覆盖广、通信容量大、通信距离远、不受地理环境限制、质量优、经济效益高等优点,已成为信息化的主要支柱之一。一．卫星技术的概论 1．卫星通信技术卫星通信技术是利用卫星作为中继站，充分利用了高空中人造卫星不易受干扰高速运行的特点，从而实现信息在地空地中高效率的传输，从而能够较快较好地完成通信的技术。例如低轨道移动卫星通信网络就是利用卫星在距离地球较近的低轨道中时，利用多颗低轨道卫星进行转发，从而实现远距离实时通信。 2.卫星通信网络的概述在卫星通信技术支持下，以卫星作为中继站并在通信过程中转发无线电波，利用数量众多的卫星，实现两个或多个地区之间的信息传递。这一过程就是人们所说的卫星通信网络。 3.卫星通信系统的基本组成通信卫星起中继作用,把一个地球站送来的信号经变频和放大传送给另一端的地球站;地球站是卫星系统与地面系统的接口,地面用户通过地球站出入卫星通信系统,形成连接电路;为了保证系统的正

常运行,卫星通信系统还必须要有测控系统和监测管理系统配合,测控系统对通信卫星的轨道位置进行测量和控制,以保持预定的轨道,监测管理系统对所有通过卫星有效载荷(转发器)的通信业务进行监测管理,以保持整个系统安全、稳定地运行。二．我国卫星通信系统的发展现状 1.卫星固定通信我国卫星固定通信网的建设非常迅速,人民银行、新华社、交通、石油天然气、经贸、铁道、电力、水利、民航、中核总公司、国家地震局、气象局、云南烟草、深圳股票公司以及国防、公安等已建立了20多个卫星通信网,卫星通信地球站已达上万座。 2.卫星移动通信卫星移动通信主要解决陆地、海上和空中各类目标相互之间及与地面公用网的通信任务。我国的便携式用户终端在静止轨道全球卫星移动通信系统中运营良好,中低轨道系统运营不佳。作为国际海事卫星组织(INMARSAT)成员国,我国已进入INMARSAT的M站和C站,有近5000部机载、船载和陆地终端,可为太平洋、印度洋和亚太地区提供通信服务。石油、地质、新闻、水利、外交、海关、体育、抢险救灾、银行、安全、军事和国防等部门均配备了相应业务终端。 3.卫星电视广播实践证明,卫星电视广播具有服务区域大、传播远、质量高、投资省、见效快和经济效益高等优点,是提高我国(特别是边远山区)电

机载互联网的卫星通信实现方式分析和展望

6 2018年11月第 11 期（第31卷总第254期）月刊 2018年第11期电信工程技术与标准化卫星通信专题机载互联网的卫星通信实现方式分析和展望黄松涛，李洲（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）摘　要　本文介绍了机载互联网的国内外发展情况以及采用的技术体系和业务类型，并分析了机载互联网所涉及的国内卫星资源、电信运营商、频率规划以及航空公司的限制和风险，旨在探讨国内尚处于起步阶段的机载互联网业务的技术发展方向。关键词　机载公众通信；机载互联网；高通量卫星；ATG 中图分类号 TN927 文献标识码 A 文章编号 1008-5599（2018）11-0006-05 收稿日期：2018-10-18 1 引言长期以来，由于飞机移动速度快、航线分布广、舱内电磁兼容要求高等限制，机载公众通信一般都用于机组通信，很少向公众开放。近年来，我国航空市场发展迅速，截至2017年底，民航全行业运输飞机期末在册架数3 296架，比上年底增加346架[1]。随着乘客数量的飞速增长、通信技术的创新发展和通信成本的逐年下降，国内外航空公司纷纷开始提供客舱内互联网接入服务，包括面向公众乘客的网页浏览、即时通信、电子邮件、企业VPN 应用，面向航空公司的运营数据、客舱娱乐更新以及电商平台消费应用等。我国正在推动将目前的航空机载通信业务商用试验转为正式商用，本文主要对机载互联网的卫星通信实现方式和发展前景进行探讨。 2 国内外机载互联网发展情况介绍 2.1 机载公众通信方式发展情况早期机上公众通信只有唯一的固定电话方式，由于运营成本高、利用率低，因而价格昂贵，一般只用于公务机或者头等舱，未能普及。通过机载无线基站提供移动通信覆盖的方式，由于无线频率管制、用户使用习惯（机舱内环境嘈杂、不适宜多个用户同时通话）等原因，目前尚无实际应用。我国交通运输部2017年第29号令公布了《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》（CCAR-121部）第五次修订，其中第121.573条规定，合格证持有人（即航空公司）认为使用时不会影响飞机导航和通信系统的便携式电子设备可以使用，但需根据使用情况验证后再决定[2] 。从目前国内各航空公司实际操作情况来

三大卫星导航相关政策

三大卫星导航系统定位卫星系统定位卫星方面，目前主要以美国的全球定位系统（GPS）和俄罗斯的全球导航卫星系统（GLONASS）为代表的应用产品。在今后的五到十年内，欧洲的Galileo系统和中国的导航卫星系统（CNSS）会加入这一行列，形成全球性导航卫星系统的集合（GNSS）。下面对几个主要的定位卫星系统进行介绍：美国GPS系统美国的GPS系统是现在全球定位系统中最为常见和最为成熟的，该系统是美国历时16年、耗资130亿美元建成的。由军方控制并资助的。由24颗卫星组网。目前，全球众多国家都在使用这个系统对地面的汽车、海上的船只和天空的飞行器以及卫星、导弹进行全天候的和实时的准确定位，定位精度10米。俄罗斯Glonass系统由俄罗斯自行开发的GLONASS系统，1995年完成24颗中高度圆轨道卫星加1颗备用卫星组网，耗资30多亿美元，由俄罗斯国防部控制。由于俄罗斯国内经济困难，资金缺乏，目前在轨卫星数量未达到系统运行的必需数，只有6颗星可用，不能独立组网，只能与GPS 联合使用，因此发展并不理想。GLONASS未达到GPS的导航精度，其应用普及情况远不及GPS。不过，俄罗斯最近已计划重新加强这一体系，并开始和印度合作，共同推动GLONASS 的发展。2005年1月5日，该系统新增三颗导航卫星投入运行。在今后3年中，俄罗斯Glonass 卫星系统中还将陆续增添上目前世界上绝无仅有的新一代卫星“全球导航卫星系统-M”和“全球导航卫星系统-K”，预计它们的使用寿命都将达到10年。该卫星系统组建完毕后将不限量地满足全球各类用户的需要，其确定地面目标坐标的准确度可达到1米。中国北斗系统 2000年，我国成功发射“北斗一号”两颗工作卫星，2003年又发射了第三颗“北斗一号”卫星作为备用星。由此我国成为世界上继美国、俄罗斯之后第三个拥有卫星导航系统的国家。北斗系统为区域性卫星导航定位系统，覆盖了中国及周边国家和地区，不仅可为中国、也可为周边国家服务。主要有三大功能：快速定位，为服务区域内的用户提供全天候、实时定位服务，定位精度与GPS相当；短报文通信，一次可传送120个汉字的信息；精密授时，精度达20纳秒。同时具备定位与通讯功能，不需要其他通讯系统支持。

卫星通信系统汇总

Industry Observation 产业观察 DCW 27 数字通信世界 2019.05 从1964年美国成立国际卫星通信组织（Intelsat ），并于次年发射第一颗商用通信卫星（“Early Bird ”）以来，卫星通信技术蓬勃发展，卫星通信作为地面通信的一种补充通信方式取得巨大的成功，卫星通信已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。 1 V SAT 技术时代在卫星通信技术早期，甚小孔径终端（VSAT ）解决了天线尺寸和成本对卫星通信发展的限制，这也决定了天线系统的基本拓扑结构是由一个大型中心站与大量小口径天线终端共同构成的一个星型网，通过中心站天线的高G/T 值来弥补小站天线因口径小所导致的链路余量不足的弱点。早期基于VSAT 的卫星通信系统是通信频段集中于L 、S 、C 波段的窄带通信系统。随着技术进步和人民生活水平提高，对宽带卫星通信的需求应运而生。由于L 、S 、C 的频段带宽资源有限和日趋紧张，国外于上世纪八九十年代就开始了对Ka 频段宽带卫星通信技术的研究。2005年，美国Wild Blue 通信公司成功发射世界第一颗Ka 频段宽带通信卫星并试点应用，此后各国的Ka 频段宽带通信卫星开始向着系统容量更大、用户终端更小、业务速率更大的高通量方向发展。 2 多波束天线技术时代由于VSAT 天线系统的灵活性不足，并且无法利用频率复用技术来提高频谱效率，卫星通信天线的发展已经转向多波束天线。多波束天线（Multiple Beam Antenna ）从2000年开始迅速发展，由于它能够实现高增益的点波束覆盖，又能在广域覆盖范围中实现频率复用，从而在卫星通信天线系统中得到广泛应用。多波束天线与数字波束成形不同，它使用大量的点波束实现广域范围覆盖，可用带宽被分为很多个子波段，从而在大量空间独立的点波束之间可以实现每个子波段的复用，这与地面蜂窝通信网络相似，显著地增加了频谱利用率和卫星通信容量。多波束天线技术提高了转发器的功率使用效率和频谱资源利用率，是发展大容量卫星通信系统和增强卫星通信市场竞争力的关键技术，高通量通信卫星时代随之而来。 3 窄带卫星通信VS 宽带卫星通信VS 高通量卫星通信从早期的窄带卫星通信系统实现基本的卫星通信，到Ka 宽带卫星通信以Ka 频段、大容量、提供宽带互联网接入为标志，开辟了卫星互联网接入的新业务，再到今日以多点波束和频率复用（可以在任何频段复用，目前大多采用Ka 频段）和高波束增益为标志的高通量通信卫星（HTS ，High Throughput Satellite ），通信容量通过分配频谱和频率的服用次数得到大幅度扩大，开启了卫星通信新纪元。高通量卫星（HTS ）已成为宽带卫星通信的主流，高通量通信卫星在使用相同频率资源的条件下，大幅提升了容量并降低了单位带宽成本，单颗容量可达几十Gb/s 到上百Gb/s ，通信容量比传统通信卫星高数倍甚至数十倍。 4 市场主流卫星通信系统一览卫星通信技术的发展和通信容量的需求促进了卫星通信从窄带走向宽带，又走向如今的高通量时代，卫星通信系统作为连接底层卫星天线和上层通信应用的重要环节，也在不断的发展演进，结合自己2016年和2017年两次参加中国卫星应用大会以及平常的关注，将当前市场上主流的卫星通信系统整理如下，个别系统资料不足，还需进一步完善。4.1 C omtech 的Heights 系统 2017年5月，Comtech EF Data 公布了Heights 动态网络接入（H-DNA ）技术的性能优势。通过H-DNA ，Heights 网络平台提高了卫星终端用户的体验质量。 Comtech 为Heights 网络平台的返回链路设计了H-DNA 。它为用户、服务提供商和卫星运营商带来了很多新的好处。新的波形、增强带宽管理算法和多级别服务质量（QoS ）的应用使得该返回链路接入方案能够自动响应实时流量需求，根据客户的服务水平协议和网络策略提供最佳的解决方案。 H-DNA 提供亚秒级响应时间来改变用户需求和链接条件，而且不会带来通常与其他返回链路接入技术相关联的过度抖动和延迟。另外，H-DNA 还采用了VersaFEC-2高性能低密度奇偶校验（LDPC ）波形、自适应编码和调制、动态功率控制、互联网协议优化、较低的帧开销、多级QoS 和WAN 优化，与同类的其他解决方案相比，它提供了最多的每赫兹用户IP 数据。 H-DNA 根据网络范围的需求分配容量，并确保随着需求的变化，为网络中的用户和站点即时提供带宽，还可以按照用户需求和服务协议级别，为用户分配所有可用带宽，以确保随时使用所有容量。4.2 C omtech 的ViperSat 系统 Viper sat 系统主站由570L 、564L/562L 以及VMS 、VCS 、VNO 服务器等组成，远端站由570L 、564L/562L 组成，带有网口，可以直接传输IP 数据。 Vipersat 的网管系统由VMS 服务器（1∶1热备份）、VMS 客户端、VCS 服务器和VNO 服务器。其出境TDM 载波，入境S-TDMA （自适应TDMA ）载波，其中TDM 载波为64kb/s ，S-TDMA 载波为128kb/s 。网络为星状网。 Vipersat 系统的业务传输采用的是dSCPC （动态SCPC ）载波，modem570L 会自动检测（根据QoS 、协议等）网口收到的数据，并根据需求向主站发送业务申请。主站收到业务申请后会通过TDM 载波发送配置参数，调整远端站（主-远端通信或者（远端-远端）的参数，建立2M 甚至以上的SCPC 通信连接。当通信结束后，modem570L 检测到网口没有收到类似数据时，向主站发送申请，主站通过TDM 下发配置参数，断掉SCPC 链路，远端站改为发S-TDMA 载波。 Vipersat 系统中使用的570L 采用的调制编码与纠错方式是DVB-S 体制，其调制方式为：B/SK/ QPSK/8PSK16QAM 等调制方式，前向纠错编码方式为TPC 、viterb 、RS 和TCM 码。4.3 S TE 的iDirect 系统 iDi rect 系统主站为插卡式设备，主要由电源板、调制板、卫星通信系统汇总任　政，陈　霁摘要：本文综合介绍了各种卫星通信系统，阐述了卫星通信作为地面通信的一种补充通信方式取得巨大的成功，卫星通信已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。关键词：卫星通信系统；VSAT ；多波束；高通量doi ：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.05.015中图分类号：TN927+.2 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2019）05-0027-03

天线综述

引言：在之前的学习过程中，我们学习了电磁波在无界空间的传播以及电磁波在不同媒质分界面上的折射与反射问题，本次的综述就是针对电磁波的产生与辐射做一些基本的说明。而恰恰天线是电子系统中辐射或接收的基本装置，它是无线电通信、导航、雷达、测控、遥感、电子对抗及信息战等各种军用或民用系统必不可少的组成部分之一，地位十分重要。空间电磁波场源是天线上的时变电流和电荷。严格的说天线上的电流和由此电流激发的电磁场是相互作用的。天线上的电流激发电磁场，电磁场反过来作用于天线，影响天线上电流的分布，所以求解天线辐射问题本质上就是求解一个边值问题，但根据麦克斯韦方程组求解比较困难，所以在实际问题处理中都是采用近似解法：把她处理成一个分布型问题，即先近似得出天线上的场源分布，在根据场源分布球外场。天线的形式可大致分成线天线与面天线两大类。本次只针对天线的参数与对称阵子天线作简要介绍。一、天线的参数 1.1辐射方向图 1.1.1方向性函数与方向图天线的方向性函数，是指以天线为中心，在远区相同距离r的条件下，天线辐射场与空间方向的关系，是天线辐射场的相对值，用f(θ，φ)表示。根据方向性函数绘制的图形，称为方向图。为了便于比较不同天线的方向特性，常采用归一化方向性函数，归一化方向性函数定义为：上式中，∣E(θ,φ)∣和∣E ∣分别为与天线为同一距离的、指定方向为(θ,φ) 的、 max 为方向性函数的最大值。电场强度值和电场强度最大值，f(θ,φ)∣ max 例如，电基本振子的电场为，方向性函数为f(θ,φ)=sinθ，

f(θ,φ)∣max =1 ，归一化方向性函数为：F(θ,φ)=sin θ。由此方向性函数绘制的E 面方向图、H 面方向图和立体方向图如下图：天线的方向图由一个或多个波瓣构成。天线辐射最强方向所在的波瓣称为主瓣，主瓣宽度是衡量主瓣尖锐程度的物理量。主瓣宽度分半功率波瓣宽度和零功率波瓣宽度。在主瓣最大值两侧，主瓣上场强下降为最大值的两点矢径之间夹角，称为半功率波瓣宽度，记为，半功率波瓣宽度是主瓣半功率点间的夹角。场强下降为零的两点矢径之间夹角，称为零功率波瓣宽度，记为。主瓣宽度如图1.5所示：半功率波瓣宽度越窄，说明天线辐射的能量越集中，定向性越好。电基本振子E 面方向图的半功率波瓣宽度为90°。有些面天线的半功率波瓣宽度小于1°。旁瓣电平：主瓣以外其他的瓣，称为旁瓣或副瓣。旁瓣最大值与主瓣最大值之比，称为旁瓣电平，

卫星通信系统设计

卫星通信系统设计一、设计要求 1.覆盖东南亚地区（地面终端为手持机）； 2.波束：卫星天线有140个点波束，EIRP：73dbw, G/T :15.3db/k； 3.支持数据速率9.6kbps，至少提供10000路双向信道； 4.频段：L波段，上行1626--1660MHZ; 下行1525--1559MHZ。二、总体设计方案 1.系统组成卫星通信系统由卫星星载转发器、地球站接收、地球站发送设备组成。本设计系统卫星定位与赤道上空123oE，加里曼丹（即婆罗洲）上空。距地面3.6KM，属地球同步卫星。系统组成如图1所示发送端输入的信息经过处理和编码后，进入调制器对载波（中频）进行调制；以调的中频信号经过上变频器将频率搬移至所需求的上行射频频率，最后经过高功率放大器放大后，馈送到发送天线发往卫星。卫星转发器对所接受的上行信号提供足够的增益，还将上行频率变换为下行频率，之后卫星发射天线将信号经下行链路送至接受地球站。地球站将接受的微弱信号送入低噪声模块和下变频器。低噪声模块前端是具有低噪声温度的放大器，保证接收信号的质量。下变频、解调器和解码与发送端的编码、调制和上变频相对应。

2.系统传输技术体制 ○1，调制方式本系统采用π／4-QPSK调制机制 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)正交相移键控，是一种数字调制方式。在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。但是，当QPSK进行脉冲成形（信号发送前的滤波，减小信号间干扰，将信号通过设定滤波器实现）时，将会失去恒包络性质，偶尔发生的弧度为π的相移（当码组0011或0110时，产生180°的载波相位跳变），会导致信号的包络在瞬时通过零点。任何一种在过零点的硬限幅或非线性放大，都将由于信号在低电压时的失真而在传输过程中带来已被滤除的旁瓣。为了防止旁瓣再

机载天线综述剖析

直升机平台机载天线研究综述李雪健李萍摘要:直升机作为一种快速灵活的机动装备，近几年在城市反恐处突及应急灾害救援等场合作用明显。机载天线作为通信系统的重要一环，它的性能好坏对直升机通信效果影响极大。本文介绍了机载天线的分类及特点，综述国内外当前对机载天线的主要研究方向和研究进展。以一款现役直升机为例介绍了直升机天线系统，介绍了以FEKO和HFSS软件为基础的直升机平台天线研究方法。关键词：直升机平台；机载天线；研究现状 0、引言自1907年法国人保罗·科尔尼发明直升机以来，直升机就作为人造飞行器中重要一支在人类历史上扮演着重要角色。机动灵活和起落条件要求低等特点使直升机在现代社会得到广泛应用。机载天线是飞机系统与其它系统进行电磁能量交换的转换设备，是飞机感知系统的一部分[1]。从广义角度而言，以载机为工作平台的天线均可称为机载天线。机载天线在现代飞行器上应用十分广泛，如飞机上的通信、导航、敌我识别、电子战、雷达等。机载天线的好坏决定着整个系统通信的质量，研究机载天线有着重要的意义[2]。关于机载天线的研究的文献众多，从事相关研究的专家学者和科研院所也非常之多。但大部分研究都是基于固定翼飞机作为平台研究的，专门以直升机作为平台研究机载天线的文章较少。但固定翼飞机与直升机所处的通信环境及对天线的要求相似，可以进行类比研究。本文以机载天线的主要研究方向及发展情况为主结合直升机平台特点进行综述。一、机载天线研究背景 1.1机载天线的国内外研究现状近一个世纪以来,无线电通信技术发展迅速,天线作为无线电波的入口与出口,是一切无线系统中必不可少的组成部分。天线性能的好坏直接影响整个无线系统的性能。飞机作为一种高新科技集成的载体，飞机上通信设备的数量和种类都达到了前所未有的程度，并且现代社会对各种载人、载物飞行器的功能的要求越来越高。并且随着新一代飞机的飞行速度高度等的提高以及现代社会电磁环境的日益复杂，实现飞机通信的顺畅难度变大。这就对机载天线的性能提出来更高的要求。飞机上有很多天线，如：各式各样的导航通信系统、着陆系统、测高雷达等系统的天线。机载天线按照工作频段分类，可以分为机载中波天线、机载短波天线、机载超短波(VHF/UHF)通信天线、飞机导航天线，还有机载共形微带天线及飞机通信用的自适应阵天线等。如图 1.1 所示，是一个典型军用飞机上具有多达70 多副天线[3]。