宽带多波束星载相控阵天线技术
电子技术应用
何凌云，梁宇宏
中国西南电子技术研究所
摘要： 为了满足星载Ka波段相控阵天线瞬时工作带宽大、同时多波束的需求，设计了一种基于子阵内相移和子阵间延迟的宽带模拟多波束相控阵天线。设计的28×28单元阵列分为4个子阵列结构，子阵列内的每个单元使用移相器，子阵列之间使用延迟线。这种移相器和延迟线的组合控制方案可以实现相控阵天线的宽带广角扫描。仿真结果表明，在800 MHz的瞬时工作带宽和±54°的扫描角下，所提出的天线的指向精度偏差不超过0.4°，增益恶化不超过0.5 dB。同时，采用封装天线（AiP）架构实现了天线的轻薄化、集成化，适用于宽带多波束星载相控阵天线的设计。
中圖分類號：TN86 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244901
中文引用格式： 何凌云，梁宇宏. 寬帶多波束星載相控陣天線技術[J]. 電子技術應用，2024，50(6)：77-83.
英文引用格式： He Lingyun，Liang Yuhong. Wideband multi-beam technology for satellite-borne phased array antennas[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(6)：77-83.
中文引用格式： 何凌云，梁宇宏. 寬帶多波束星載相控陣天線技術[J]. 電子技術應用，2024，50(6)：77-83.
英文引用格式： He Lingyun，Liang Yuhong. Wideband multi-beam technology for satellite-borne phased array antennas[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(6)：77-83.
Wideband multi-beam technology for satellite-borne phased array antennas
He Lingyun，Liang Yuhong
Southwest China Institute of Electronic Technology
Abstract： To meet the requirements of large instantaneous operating bandwidth and simultaneous multi-beams of the satellite-borne Ka-band phased array antenna, a wideband analog multi-beam phased array antenna based on intra-subarray phase shift and inter-subarray delay is designed. The designed 28×28 unit array is divided into four subarray structures, with phase shifters used for each unit within the subarrays and delay lines used between the subarrays. This combined control scheme of phase shifters and delay lines can achieve wide-band and wide-angle scanning of phased array antennas. The simulated results show that, at an instantaneous operating bandwidth of 800 MHz and a scanning angle of ± 54°, the pointing accuracy deviation of the proposed antenna is no more than 0.4°, and the gain deterioration is no more than 0.5 dB. At the same time, the Antenna-in-Package (AiP) architecture is used to achieve the lightness, thinness, and integration of antennas, which is suitable for the design of wideband multi-beam satellite-borne phased array antennas.
Key words : wideband；multi-beam；satellite-borne phased array
引言
衛星互聯網最早可追溯到1987年摩托羅拉公司發布的銥星（Iridium）計劃，至今主要經歷了3個階段：
20世紀80年代~2000年，以銥星和全球星（Globalstar）等星座計劃為代表，主要提供語音、低速數據、物聯網等服務。
2000年~2016年，以新一代銥星、全球星和軌道通等星座計劃為代表，主要定位是對地面通信系統的補充和延伸。
2016年至今，開始與地面通信網絡融合。本階段以星鏈（Starlink）、一網（OneWeb）以及中國星網等星座計劃為代表，也稱為衛星互聯網時代[1-5]，開始與地面通信系統進行更多的交互和發展。為了應對高通量的需求，星地傳輸的工作頻段也進一步提高。
我國低軌衛星互聯網是由國家主導研制的全球覆蓋低軌衛星通信系統，未來將建設形成高、低軌衛星協同的衛星互聯網發展布局，使其具備全球覆蓋的通信網絡服務能力，成為全球衛星互聯網發展的重要主導力量。
衛星互聯網系統主要由空間系統、地面系統以及應用系統3個部分組成。空間系統指各軌道衛星；地面系統包含運控中心、信關站、測控網等；應用系統又包含用戶終端、服務云等，如圖1所示。
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作者信息：
何凌云，梁宇宏
（中國西南電子技術研究所，四川 成都 610036）
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