李明琿

【摘要】 在移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)之中，終端天線是非常重要的技術之一。筆者在本文中對低增益的多向性天線的性狀、機械自動調向天線陣的設計圖以及設計模型進行了闡述，最后筆者對各類天線的性能特點進行了分析和闡述，希望能夠對大家有所啟示。

【關鍵詞】 移動衛(wèi)星 通信系統(tǒng) 終端天線技術

在當前世界的通信領域內，通過移動的衛(wèi)星進行通信，是人們應用較為廣泛的方式之一，也是通信領域內的重要課題。這種通信技術能夠保證在地球上的每個地方、每個時間點、每個用戶都能夠被納入到這種通信系統(tǒng)中來，可以說極大程度上方便了人們的交流與溝通，促進了世界經濟的發(fā)展。國家鐵道部以及多個自然科學基金共同投資研發(fā)的車載相控陣天線技術，體現了我國衛(wèi)星移動通信的具體應用和進步。

一、低增益全向天線

這種天線通常具備很高的全向性，它的結構也主要包括交叉下垂偶極子天線，除此之外還包括四分螺旋天線和微帶圓柱盤天線等。通常情況下，偶極子天線會保持著交叉下垂的狀態(tài)，并且會通過一對偶極子天線在中心處，以交叉和垂直的方式組合而成。四根螺旋線的饋電幅度相同，相對相位分別為0度、90度、180度、270度。但是因為它占據了所有同步衛(wèi)星軌道，所以無法繼續(xù)進行軌道復用。

二、中增益追蹤天線

中增益追蹤天線有兩種方式可以實現對衛(wèi)星的追蹤，分別是電控相控陣天線和機械自動調向線天線陣。

2.1電控相控陣天線

相對于機械控制定位線天線陣來說，電控相控陣天線更加的靈活、可靠。這種天線能夠完美地和地面的移動物體保持一致的形狀，且具有十分美化的外觀，很難被發(fā)現。當天線進行定向時，第一步就要在兩個交叉方向，水平和垂直方向上接收著最強的信號，繼而通過后來接收到的強信號完成定向系統(tǒng)的初始化進程。通常情況下，追蹤模式會通過連續(xù)天線掃掠來完成對電控相控陣天線的把控，同時也會利用速率傳感器完成把控。在這種把控方式和力度之下，當衰減現象變得更加明顯時，就會抑制住閉環(huán)系統(tǒng)所發(fā)揮的作用。此時，開環(huán)系統(tǒng)就開始啟動，并且會維持大約數秒種的時間，從而幫助傳感器完成漂移，達到初始化狀態(tài)。

2.2機械控制定位線天線陣

在中增益追蹤天線當中，機械控制定位的天陣線屬于成本較為低廉的追蹤天線。盡管該天線與地面移動物體之間的共形性較差，但是其具體的外觀和尺寸與低增益天線不同，是由多個微帶貼片組成的天線陣，這就使得其閉環(huán)系統(tǒng)主要采取的方式是單信道脈沖技術，其開環(huán)系統(tǒng)主要采取的是速率傳感器技術，最后由兩者共同協(xié)作，完成天線定位。這種定位方式相對來說更加準確、可靠。完成定位之后，微帶貼片就會被切分成兩半，產生和信道和與差信道，繼而將差信道調制入和信道當中，最后通過接受線路來完成對和信道的檢測。為了盡量減弱衰減的影響程度，必須通過和信號對差信號進行歸一化處置，目的是為了盡可能產生誤差信息。運行過程中，通常會通過搜尋系統(tǒng)來完成最強軸向信號系統(tǒng)的搜尋工作，以保證衛(wèi)星能夠被天線追蹤到，然后一旦追蹤到之后，閉環(huán)系統(tǒng)就開始發(fā)揮作用。信號嚴重衰減時，開環(huán)系統(tǒng)啟動，維持數秒鐘，完成初始化工作。

三、實際應用

衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，常采用低增益全向天線應用于車輛移動站的終端天線上，其仰角為20度到60度，其增益為3至6dB。這種天線的花費較小，且使用較為簡單。通常，移動車輛會利用機械控制或中等增益平面來追蹤天線，這種天線仰角為20度到60度，方位角為360度，增益為10至14dB。對于固定站的移動終端來說，其通常采用強方向性的天線來追蹤天線，其增益能夠達到15dB至22dB之間，其仰角為5度到90度，這種天線的結構通常為一維天線陣。因為一些特殊原因，因此這種天線陣大多采用螺旋天線，因為首先，其結構較為簡單，容易進行功率饋送；其次，具備覆蓋接收和發(fā)射頻段的寬頻帶特征；最后，機械結構不復雜，易于上手，每個陣元能夠提供7.5dB的增益，能夠通過波束的振動，實現誤差檢測。當前，衛(wèi)星移動通信已經發(fā)展到了航空通信領域，如何進一步提升其應用范圍，是非常值得探討的話題。

四、結論

綜上所述，筆者可以得出結論：相對于中增益天線來說，低增益的全向性天線具備良好的全向接收特性的優(yōu)點，不需要對衛(wèi)星的信號進行追蹤，且具備非常高的性價比，使用成本較低，但同時也存在一些缺陷，就是對于衛(wèi)星的發(fā)射能量有著非常高的要求，且無法進行信道復用；中增益天線則具備較高的增益，且星間的隔離性較強，可以用于信道復用，但是同樣無可避免地存在一些缺陷：其波束較窄，因此地面的物體進行移動或者是轉向時，中增益天線必須電控或者機控來保持追蹤狀態(tài)，從而確保天線指向衛(wèi)星。盡管電控相控陣天線具備非常良好的性能，但是其使用成本較高；機械調向天線陣成本較低，但其共形性又有所欠缺。

參 考 文 獻

[1]無奇. 衛(wèi)星移動通信終端天線技術研究[D]. 東南大學， 2015.

[2]張大印. 衛(wèi)星移動通信終端天線的研究與實現[D]. 北京郵電大學， 2014.

[3]丁陽. 通信衛(wèi)星區(qū)域覆蓋多波束天線設計與多頻帶終端印刷天線研究[D]. 西安電子科技大學， 2014.