1、概述

隨著空間技術(shù)的不斷發(fā)展，航天產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化，小衛(wèi)星和小火箭因制造和發(fā)射成本低、技術(shù)更新快、便于規(guī)?；圃斓忍攸c(diǎn)，得到快速的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年全球發(fā)射500Kg以下小衛(wèi)星達(dá)310顆，美國行星公司的“鴿群”衛(wèi)星計(jì)劃、“烏鴉座-廣覆蓋”衛(wèi)星計(jì)劃、SpaceX公司的星鏈計(jì)劃、中國鴻雁星座計(jì)劃等，勢必將商業(yè)航天推向發(fā)展的頂峰，也必將推動(dòng)商業(yè)航天各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展，尤其在衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域的導(dǎo)航、通信、遙感領(lǐng)域?qū)盹w躍式發(fā)展，并將催生更多、更廣的尖端技術(shù)。

隨著中星16正式宣布運(yùn)營，中國高通量衛(wèi)星商業(yè)化運(yùn)營的大門也正式拉開，中國衛(wèi)通將陸續(xù)在2019年發(fā)射中星18號高通量衛(wèi)星，計(jì)劃2021年前后超大容量同步軌道高通量衛(wèi)星，以增強(qiáng)國土、海洋的覆蓋和實(shí)現(xiàn)“一帶一路”的基本覆蓋能力，在軌高通量衛(wèi)星系統(tǒng)容量約為400Gbps。

未來高通量衛(wèi)星及低軌Ka星座的發(fā)展將給通信服務(wù)產(chǎn)生質(zhì)的改變，Ka互聯(lián)網(wǎng)和電視直播、WIFI區(qū)域覆蓋、遠(yuǎn)程教育、4G應(yīng)急、雙盲演練、船載寬帶服務(wù)、機(jī)載寬帶服務(wù)、熱點(diǎn)直播、專用網(wǎng)絡(luò)平臺、物聯(lián)網(wǎng)等將從電信級網(wǎng)絡(luò)向天地一體化衛(wèi)星寬帶網(wǎng)絡(luò)過渡，實(shí)現(xiàn)“海、陸、空”立體化業(yè)務(wù)發(fā)展的新格局。

2、衛(wèi)通地面終端分類

地面用戶終端系統(tǒng)天線有固定站和移動(dòng)站兩大部分，其中固定站天線口徑大，傳輸速率高，不能移動(dòng)中使用，常用與做主站和中繼站使用。移動(dòng)站由于機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，在車載、船載、機(jī)載領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，其中便攜站天線和動(dòng)中通天線作為應(yīng)用最廣泛的移動(dòng)站天線，在天線領(lǐng)域受到最高的關(guān)注和最廣泛的應(yīng)用。

隨著新技術(shù)的發(fā)展、新材料的廣泛應(yīng)用、制造水平的不斷提升，各類設(shè)備及組件向輕量化、微小型發(fā)展，天線的發(fā)展也更趨于集成化、模塊化、易共形、低剖面、高性能發(fā)展。天線由傳統(tǒng)的機(jī)械掃描拋物面天線，逐漸向機(jī)械掃描平板天線、電子掃描逐步發(fā)展。

3、便攜站天線

便攜式衛(wèi)星通信設(shè)備是針對衛(wèi)星新聞采集、單兵作戰(zhàn)、應(yīng)急通信開發(fā)的便攜式天線。便攜式天線系統(tǒng)具有體積小、重量輕、便于攜帶、可靠性高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。完成對星過程小于3分鐘。單兵便攜式衛(wèi)星通信設(shè)備主要完成圖像、視頻、話音、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通信功能，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，高品質(zhì)、高可靠是它的第一要求。便攜式衛(wèi)星通信設(shè)備主要應(yīng)用在政府應(yīng)急部門、新聞媒體、公安、消防、邊防、人防、氣象、武警、軍隊(duì)等行業(yè)應(yīng)急通信中發(fā)揮了巨大作用。

3.1 具備功能

a） 天線具有自動(dòng)展開、對星、收藏功能；

b） 在必要時(shí)也可采用手動(dòng)方式對星，主要應(yīng)用在部分設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)采用；

c） 自動(dòng)定位（當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度、天線角度、傾斜、橫滾角度）；

d） 自動(dòng)捕獲衛(wèi)星（一鍵通功能）；

e） 自動(dòng)跟蹤，跟蹤精度優(yōu)于1/8接收波束寬度；

f） 自動(dòng)跟蹤，基于跟蹤接收機(jī)、GPS和各種傳感器的自動(dòng)捕獲、精確跟蹤和穩(wěn)定保持對準(zhǔn)衛(wèi)星。

3.2 具有特點(diǎn)

a） 手持機(jī)屏顯示、人機(jī)界面友好，并提供跟蹤過程數(shù)據(jù)顯示；

b） 方便的一鍵式對星，電動(dòng)極化控制；

c） 整機(jī)體積小、重量輕、行李箱或布袋包裝，便于攜帶和背負(fù)；

d） 全部操作由一名技術(shù)人員通過手持機(jī)即可操作完成；

e） 嵌入式控制系統(tǒng)，并提供手動(dòng)控制功能；

f） 系統(tǒng)采用衛(wèi)星信標(biāo)接收機(jī)或DVB接收機(jī)，即可利用衛(wèi)星信標(biāo)跟蹤，也可利用星上的DVB信號跟蹤，這樣就提高了天線的跟蹤精度與可靠性。

3.3 便攜站天線發(fā)展趨勢

便攜站自身的便攜市場需求定位決定了其必須滿足體積小、重量輕、使用便捷的特點(diǎn)，便攜站特別是手動(dòng)便攜站整體技術(shù)門檻低，拋物面架構(gòu)產(chǎn)品高度同質(zhì)化，競爭激烈，同時(shí)一定程度體現(xiàn)了以下的發(fā)展趨勢：

1） 向高頻發(fā)展：覆蓋Ka頻段的產(chǎn)品越來越多；

2） 一體化高度集成：天線、射頻、Modem、電源一體化集成，同時(shí)集成GPS定位、基座校正、WIFI等功能；

3） 天線輕小化：這是便攜站一直下功夫的方向，某款手動(dòng)便攜站只有8kg；

4） 平板化：有幾家公司一直在堅(jiān)持平板化路線，小君一直堅(jiān)信若干年后衛(wèi)星終端的形態(tài)就是類似筆記本那樣，便攜輕巧；

5） 工業(yè)化設(shè)計(jì)：便攜站畢竟直接由人隨身攜帶使用，工業(yè)化設(shè)計(jì)愈加重視；

6） 射頻與饋源一體化：將天線饋源接口與射頻部分直接在結(jié)構(gòu)上前后一體化。

4、動(dòng)中通天線

動(dòng)中通天線天線系統(tǒng)可方便安裝在移動(dòng)載體上，可以在安裝平臺移動(dòng)條件下保持對衛(wèi)星的跟蹤。動(dòng)中通天線通常有拋物面、削邊拋物面、平板陣列之分，電掃天線后面單獨(dú)說。具體采用哪種形式與安裝平臺、性能要求、費(fèi)用密切相關(guān)，比如船載由于安裝空間大，采用拋物面多，比如機(jī)載除部分直升機(jī)或無人機(jī)采用拋物面，整體還是取向可以低剖面氣動(dòng)共形的平板天線，車載天線傾向使用平板天線。

4.1 功能及特點(diǎn)

a） 高增益、低旁瓣、低交叉極化等優(yōu)良電氣性能；

b） 面板精度高、重量輕、剛度好、三防好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；

c） 精密傳動(dòng)，在高速機(jī)動(dòng)下增強(qiáng)快速對星功能；

d） 配備高精度定位、定向裝置，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)對星；遮擋丟星后3-5秒能及時(shí)捕捉重新工作；

e） 天線和外形盡可能和移動(dòng)載體共形流線型設(shè)計(jì)，提高空氣動(dòng)力學(xué)性能。

4.2 動(dòng)中通天線發(fā)展趨勢

由于涉及伺服控制和跟蹤技術(shù)，能夠獨(dú)立研發(fā)動(dòng)中通的廠家整體數(shù)量比便攜站要少，展會(huì)動(dòng)中通產(chǎn)品明顯少于便攜站天線，Ku動(dòng)中通已經(jīng)非常成熟，Ka動(dòng)中通產(chǎn)品尚不多。展會(huì)產(chǎn)品整體新意不多，多是老面孔，具體趨勢如下：

1） 向高頻發(fā)展：國內(nèi)獨(dú)立研發(fā)Ka產(chǎn)品尚不多，且平板天線個(gè)別指標(biāo)還存在差距；

2） 雙頻饋源技術(shù)：某單位展示了Ku/Ka雙頻動(dòng)中通，采用同饋技術(shù)；

3） 電掃天線技術(shù)：電掃天線成為產(chǎn)品發(fā)展的新趨向，但距離實(shí)際批量低成本應(yīng)用還有不少差距，特別是國內(nèi)對標(biāo)Kymeta、Isotropic、Phasor等的企業(yè)還有很大差距，但是未來大趨勢。

5、總結(jié)

未來幾年，衛(wèi)星空間部署數(shù)量和容量將迅速增加，對于地面終端的需求也越來越大，特別是隨著國家一帶一路戰(zhàn)略的推進(jìn)，衛(wèi)星通信天線將面臨非常好的發(fā)展機(jī)遇。筆者梳理了衛(wèi)通天線產(chǎn)品涉及幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)羅列如下：

（1） 平板天線低旁副瓣技術(shù)；

（2） 寬帶微帶陣列天線技術(shù)；

（3） 適用于低成本的稀疏陣技術(shù)；

（4） 一體化低剖面技術(shù)；

（5） 平板收發(fā)共口徑技術(shù)；

（6） 適用于星座的多波束技術(shù)；

（7） 極化切換實(shí)現(xiàn)技術(shù)；

（8） 低軸比寬帶高性能饋源技術(shù)；

（9） 機(jī)電復(fù)合掃描技術(shù)。