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。
中图分类号：TN86 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244901
中文引用格式： 何凌云，梁宇宏. 宽带多波束星载相控阵天线技术[J]. 电子技术应用，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. 宽带多波束星载相控阵天线技术[J]. 电子技术应用，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
卫星互联网最早可追溯到1987年摩托罗拉公司发布的铱星（Iridium）计划，至今主要经历了3个阶段：
20世纪80年代~2000年，以铱星和全球星（Globalstar）等星座计划为代表，主要提供语音、低速数据、物联网等服务。
2000年~2016年，以新一代铱星、全球星和轨道通等星座计划为代表，主要定位是对地面通信系统的补充和延伸。
2016年至今，开始与地面通信网络融合。本阶段以星链（Starlink）、一网（OneWeb）以及中国星网等星座计划为代表，也称为卫星互联网时代[1-5]，开始与地面通信系统进行更多的交互和发展。为了应对高通量的需求，星地传输的工作频段也进一步提高。
我国低轨卫星互联网是由国家主导研制的全球覆盖低轨卫星通信系统，未来将建设形成高、低轨卫星协同的卫星互联网发展布局，使其具备全球覆盖的通信网络服务能力，成为全球卫星互联网发展的重要主导力量。
卫星互联网系统主要由空间系统、地面系统以及应用系统3个部分组成。空间系统指各轨道卫星；地面系统包含运控中心、信关站、测控网等；应用系统又包含用户终端、服务云等，如图1所示。
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作者信息：
何凌云，梁宇宏
（中国西南电子技术研究所，四川 成都 610036）
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