GEO移动通信卫星合成多波束天线仿真分析

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1、V01．19No．3航天器工程第19卷第3期74SPACECRAFTENGINEERING20lO年5月GEO移动通信卫星合成多波束天线仿真分析肖永轩薛永曾小金(中国空间技术研究院，北京100094)摘要针对地球静止轨道(GE0)移动通信卫星星上多波束天线波束成形技术，研究了合成多波束对地覆盖、点波束天线增益以及波束问干扰抑制技术。利用仿真分析软件进行多波束天线的渡束成形仿真分析，优化了天线系统的设计参数，改善了波束问的隔离度指标，提高了系统通信性能和局部地区的信道容量，完成了地球静止轨道移动通信卫星系统合成多波束天线的设计。关键词地球静止轨道；

2、移动通信卫星；多波束天线；物理绕射理论；仿真中图分类号：V443文献标志码：A文章编号：1673—8748(2010)03—0074—06SimulationAnalysisofCompositeMulti-beamAntennaontheGEOMobileCommunicationSatelliteXIAOYongxuanXUEYongZENGXiaojin(ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Thispapermainlyfocusesonthetechnolo

3、gyofthemulti—beamantennaontheGEO(GeostationaryEarth0rbit)mobilecommunicationsatellite．Therelativetechnologieswavestudied，includingthecontourofthesatellitecompositemulti-beamantenna，thegainofthebeamsandtheinterferencecontrollingamongthebeams．Withthehelpofsoftware，someanten—nas

4、ystemparameterscanbeoptimized．Consequently，thebeamsisolationisincreased，whichimprovesthewholecommunicationsystemscapability．Finally，itwasrealizedthatthecompositemulti—beamantennadesignontheGE0mobilecommunicationsatelliteiScompletecl．Keywords：GEO；mobilecommunicationsatellite；m

5、ulti—beamantenna；PTD(PhysicalTheoryofDiffraction)；simulation1引言卫星天线技术的发展特征可以简单概括为[卜2。：从简单的全球覆盖的单波束天线发展到复杂的对一定地理区域赋形覆盖的多波束或点波束天线；模拟波束形成技术向数字波束形成和光学波束形成技术发展；天线结构也开始向大型或超大型可展开结构、低剖面的共形结构和与射频前端集成的微型结构发展。其中，如图lEz]所示的卫星多波束天线目前已成为提高卫星通信性能、降低系统成本的一项关键性技术。多波束天线可以使原先的全球波束或者区域波束的大面积覆盖变为

6、由数十个甚至上百个点波束构成的地面“足迹”，从而大大增加了卫星发射时的等效全向辐射功率(EffectiveIsotropicRadiatedPower，EIRP)和接收时的天线品质因数(G／T)值。收稿日期：2010—02—10；修回日期：2010-04—26基金项目：国家“863”项目“基于3G及其兼容技术的GEO卫星移动通信系统总体技术研究”课题资助，项目编号2008AA0l1102作者简介：肖永轩(1980一)。男，博士，工程师，主要从事通信卫星有效载荷研发和设计工作。第3期肖永轩等：GEO移动通信卫星合成多波束天线仿真分析75这将使地面终

7、端可以采用较小VI径的天线实现高速率数据传输，支持卫星移动通信和宽带通信业务。多波束天线还可根据需要产生扫描波束，进行波束的重新组合，从而使系统具有很大的灵活性。同时，多波束天线可以进行有效的极化隔离和空间隔离，实现频谱复用，从而使通信容量成倍增加。Z图1卫星多波束覆盖立体不意图Fig．1Stereogramofsatellitemulti—beamfootprint近十年随着移动通信业务、宽带商用通信业务和军用卫星通信的发展，星载多波束天线技术受到各国的广泛重视，发展迅速，并且成为国外下一代通信卫星的发展方向，各国均开展了多波束卫星的研制和相关

8、技术攻关，取得了突破性进展。GEO移动通信卫星系统多采用大型空间可展开多波束天线技术，提供足够的EIRP和G／T值，实现地面移动终端与卫