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[据美国航空周刊与航天技术网站2015年3月23日报道] 罗克韦尔·柯林斯公司计划研制用于民用飞机的低成本电扫阵列（ESA）天线，通过一个部署在低地轨道的650颗卫星星座提供高速宽带通信。 这家航电设备制造商已经与新兴的OneWeb公司签署了一份谅解备忘录，成为其全球宽带服务机载卫星通信终端的独家开发商和提供商。OneWeb公司已计划从2017年开始发射卫星，并希望在2019年激活网络。 低轨卫星通信的难题在于卫星过顶时间很短。机载终端必须迅速捕获和跟踪视线内的卫星，并且每数分钟在卫星之间无缝切换，以保持连续的连接。 罗克韦尔·柯林斯公司先进技术中心副主席约翰·贝佳斯（John Borghese）表示，“如果没有ESA天线，我们没有办法与低轨卫星星座建立连接。”该中心正在开发阵列天线技术。与机扫天线相比，ESA天线能够在毫秒之间形成和调整波束，这使每数分钟在卫星之间切换波束更加简单。 有源电扫阵列天线常用于军事雷达，由于太过昂贵无法开展商业应用。但是与OneWeb公司签署的谅解备忘录要求研发一种经济可承受的、轻质和低阻力的机载天线，且可用于商业航空飞机和更小型的商务机。 不同于机扫天线采用波导缝隙平板，新型天线采用了以玻璃纤维/环氧树脂（FR4）为基底的印刷电路板。Borghese表示，“尽管其他阵列使用了更贵的基底如特氟龙（Teflon），我们可获得更大的扫描角度，离轴角度达到70度。这正是飞机所需要的。” 最初，先进技术中心关注用于雷达的低成本X频段ESA天线，但是已转移到用于卫星通信的Ku/Ka频段阵列。该公司已经验证了一个Ku频段ESA天线的电路试验板，实现传输和接收多个视频流，且达到4级技术成熟度（TRL-4）。“我们将在2016年取得TRL-6，并在OneWeb公司所需的时间内达到TRL-9。” OneWeb公司将在低成本ESA天线的卫星通信应用方面处于领先，但是“我们正在与其他公司和机构开展其他应用方面的，并不全是通信方面的……他们使用类似的技术，但是采用不同的频率，而且每个公司的价位、性能和（产品的）体积均不尽相同。”Borghese补充了一个潜在的例子，就是无人飞机的探测与规避，以及自主避碰传感器。 在军事方面，罗克韦尔·柯林斯公司致力于降低有源相控阵的成本，通过DARPA的商用时间尺度相控阵（ACT）项目。ACT项目要求降低研制有源电扫相控阵（AESA）的非经常性费用和时间，通过通用模块的重用，如数字接收机、激振器和波束成形等。但该公司也在通过这个项目降低产品成本和实现新的应用。 先进技术中心的ACT项目首席调查员李·波尔森（Lee Paulsen）表示，“我们正在努力的是将AESA天线应用到国防部无线电和雷达，而且不增加经费。罗克韦尔·柯林斯公司已从事许多军事通信业务，而且取代软件定义的AESA解谐天线（dumb antennas）将使我们的性能大幅提高。”但是这要求价位显著低于典型的1000美元/阵列单元。 ACT项目竞争者——波音公司、诺思罗普·格鲁曼公司已设计高性能的集成电路，这使AESA天线的数字化通过直接生成和采样射频信号，且速率达到6Gbps。罗克韦尔·柯林斯公司采用一种模拟/数字混合方式，降低经常性成本。 其接收方式采取每个阵列单元对应一个模拟-数字转换器，发射方式采用每个子阵列（包含16个单元）对应一个数字-模拟转换器。子阵列仅具有1个发射机，而且仅形成一个波束，但是每一个可根据任务独立展现不同的功能。 相比直接的数字化射频，罗克韦尔·柯林斯的ACT架构在数字采样（传输方面也是）之前转换为一个间接频率，以降低转换器成本。这允许使用180纳米锗化硅（SiGe）和65纳米CMOS（互补金属氧化物半导体）技术，从而简化和降低制造专用芯片的成本。 该公司瞄准的价位是低于100美元/通道，这将是一个成千上万个模块的潜在市场。Paulsen表示，“无线电能够更好地通过更小的相控阵得以表征，我们仅用30个单元就能够获得20dB的连接性能。”一个完整的软件自定义无线电系统（包括阵列）能够封装在单个可更换单元，这将打开新的应用。 但是ACT技术对于商业应用仍是过于昂贵的，即使是气象雷达。取而代之的是，低成本ESA天线技术——正在开发用于商用卫星通信和其他应用——能够发现在军事系统的作用。“我们预见到OneWeb公司的使用，将使用相同的孔径为军用飞机提供通信。” “其成本比ACT项目低一个量级。这项技术将使得电扫阵列天线可应用在许多市场。” （中国航天系统科学与工程研究院 陈建光） |
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来自： fredli1964 > 《低轨卫星》
