多波束相控阵天线是通信卫星天线重要技术方案 我国研究应用步伐不断加快

多波束相控阵天线,是通信卫星天线的重要技术方案之一,其利用波束形成网络,向阵列单元激励所需的振幅和相位,实现多个独立的高增益波束,进而形成多波束。

通信卫星天线主要包括反射面天线、多波束天线、空间大型可展开天线等类型。其中,多波束天线是新一代大容量通信卫星的常用技术,又包括多波束透镜天线、多波束反射面天线、多波束相控阵天线等类型。

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根据新思界产业研究中心发布的《2023-2028年中国多波束相控阵天线行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,多波束相控阵天线具有灵活性高、扫描角度宽等特点,可以实现广域无缝隙信号覆盖、信号随时接入、多点通信,能够应用于军事与民用领域。但多波束相控阵天线设计、研发、制造难度大,关键技术主要有天线架构设计、多通道集成设计、抗干扰技术、快速测试技术等。

多波束相控阵天线是低轨通信卫星的重要组成部分。从运行轨道来看,通信卫星可以分为低轨卫星、中轨卫星、高轨卫星三大类。低轨卫星具有标准化程度高、延时小、损耗低、组网灵活、成本低等优点,是卫星通信产业发展趋势。由于单个低轨卫星信号覆盖面积较小,一般需要采用多个卫星组网。

目前,卫星通信所用的频轨资源中,多数已经饱和或者接近饱和,例如L、S、C、Ku频段,Ka频段正在大量使用,Q/V、太赫兹频段成为开发重心。通信卫星频轨资源有限,各国争夺激烈。多波束相控阵天线可以工作在Ku、Ka、Q/V频段,并可向太赫兹频段发展。

基于以上两点,全球有实力的国家均在大力开发多波束相控阵天线。西方国家多波束相控阵天线研究起步较早,20世纪80年代,美国低轨卫星已经开始采用多波束相控阵天线,经过多年发展,现阶段技术与应用发展均较为成熟。

新思界行业分析人士表示,我国卫星通信产业发展迅速,预计2023年,我国卫星通信市场规模将达到940亿元左右。国家重视低轨卫星星座建设,预计“十四五”期间,我国低轨卫星发射量将达到万颗左右。同时,我国“十四五”国家重点研发计划中,提出研究Q/V频段宽带星载相控阵多波束天线技术。

我国卫星通信产业前景广阔,多波束相控阵天线发展空间巨大,同时我国政策对多波束相控阵天线鼓励支持力度不断加大,因此我国多波束相控阵天线研究、应用步伐不断加快,但现阶段与欧美国家相比,仍存在一定技术差距,未来还有进步空间。