0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

了解空间天线以及中国星载天线的成长史

iIeQ_mwrfnet 来源:lq 2019-01-17 17:17 次阅读

1月3日,嫦娥四号探测器成功软着陆月球,月球背面迎来人类第一个软着陆探测器。在嫦娥四号成功着陆背面的背后有一个值得一提的“功臣”——“鹊桥”中继卫星。

深空探测任务中难度最大的就是如何确保远距离数据通信链路的可靠建立,实现航天器和地面的实时通信联络,这也是世界各国都在致力解决的深空探测关键核心技术。而月球背面的通信问题一直是困扰人类登陆月球背面不可逾越的“鸿沟”,通过发射中继卫星为航天器和地球搭建天地通信链路,是一种较为常见的做法。

“鹊桥”是我国首颗,也是世界首颗地球轨道外专用中继通信卫星。作为数据中转站,它能够实时的把在月面背面着陆的嫦娥四号探测器发出的科学数据第一时间传回地球。

人类深空探测任务史上最大口径通信天线

中继星“鹊桥”上架设了一副展开后口径达近5米的伞状天线,这是人类深空探测器历史上携带的最大口径通信天线,它为“鹊桥”和地球之间铺设了一架宏伟的高速桥梁,让遥远的星地距离变为大道通途,每时每刻将宝贵的科学数据从广邈的外太空实时送达地球。

为了实现和保障“鹊桥”中继功能的顺利实现,研制人员给它配备了多副天线。其中,大口径伞状天线是最关键的一副,它直接指向月球,将与今年要发射的嫦娥四号探测器对接,不仅要将地面的测控指令说给探测器听,还要听清楚探测器给中继星说了些啥。伞天线,顾名思义,像一把伞一样,在中继星与火箭分离一段时间后,这把“伞”就打开了,这把“伞”在太空中需要经历严酷的考验。嫦娥四号中继星在浩瀚的太空中还会经历一段没有光照的阴影区,阴影区的温度是-200℃左右,最冷的地方将达到-230℃,在如此严寒下,伞天线全身都“冻僵了”。为了让它从“冻僵”的状态中恢复过来,研究院的设计师们做了包括力学、热学等不计其数的试验,有效保障了伞天线能够克服严酷环境。

下面和小编一起来了解空间天线以及中国星载天线的成长史。

天线,是我们日常生活中很常见的一种通讯设备装置,在我们头顶上的那片神秘太空,也有天线的存在。这些天线主要装在卫星、飞船等航天器上,用于航天器与地面的双向信息传递。

卫星距离地面几万公里甚至几十万、几百万公里,与地面的各种交流都是通过电磁波实现的。而电磁波在穿越星际的过程中会有损耗,为了让卫星清楚的听到地面的指令,清晰将星上信息传回,研制人员给卫星装上了天线。可以说,天线是卫星的“顺风耳”或者“扩音器”。天线已成为任何一个航天器不可或缺的重要组成部分,航天器天线影响并制约着整个无线通信系统乃至整个航天器的性能和功能。

在我国研制发射的航天器中,80%以上的有效载荷系统的天线都是由中国空间技术研究院所属的空间电子信息技术研究院研制的。据该院天线专家吴春邦介绍,他们为我国研制了第一副空间可展开网状天线、第一副空间相控阵天线、第一副星载遥感相控阵天线、第一副星载智能天线、第一副星载数传相控阵天线、第一副星载导航相控阵天线。

从20世纪六十年代至今,我国的空间天线技术实现了三次技术跨越:

线天线时期(20世纪六十年代至八十年代)

▲东方红一号线天线

这一时期,我国进行了早期的通信卫星研制,当时的通信卫星通信容量较小,以广播服务为主,服务范围较广,卫星的经济效益还不明显,对天线的要求并不高,主要以喇叭天线、振子天线为主。我国第一颗人造卫星东方红一号用的鞭状杆天线就是线天线的一种。

面天线时期(20世纪九十年代至本世纪初)

▲中星6A卫星赋形反射面天线

进入上世纪九十年代,随着商用通信卫星的起步发展,卫星通信容量逐渐增大,为提高天线增益和区域覆盖能力,反射面天线得到了快速发展。通过对反射面进行赋形优化设计,实现了对不同地区的灵活覆盖;同时引入机构组件使天线具有转动功能,实现了覆盖区的灵活机动扫描。我国发射的大多数卫星中,都有面天线,例如北斗导航卫星、中星系列部分通信卫星、神舟飞船的中继终端等等。

大发展时期(近十年来)

进入本世纪后,随着我国综合国力的增强,国产卫星家族不断庞大,包括通信卫星、导航卫星、遥感卫星、载人飞船、深空探测器等各类航天器,对天线也提出了越来越高的要求。

为了在不增加卫星承载能力的前提下进一步提升卫星通信容量或探测能力,空间天线有了阵列技术、多波束技术和大型可展开反射器技术等众多新技术。

阵列技术是指把许多线天线按照一定规律排布在一起,极大地提高了天线在收发电磁波信号时的抗干扰能力,提高了卫星的在轨可靠性。

多波束技术通过一副或多副天线形成数十个甚至数百个波束覆盖某一特定区域,通过卫星在地面上形成了类似地面移动通信领域的蜂窝网络,极大的提高了卫星的通信容量。我国第一颗高通量卫星——实践十三号采用的就是多波束天线。

▲实践十三号多波束天线

大型可展开反射器技术使天线随卫星发射前收拢成较小体积,卫星入轨后天线在地面指令控制下展开并形成一张巨大的天线网,为航天器天线的创意性和前瞻性设计提供了无限可能。采用了大型可展开反射器技术后,通信卫星可获得更高的通信容量,导航卫星可提高定位精度,遥感卫星可提高对地观测精度,深空探测器可飞往遥远的月球、火星甚至太阳系边缘。

▲嫦娥四号中继星“鹊桥”伞状天线

2018年5月21日发射的嫦娥四号中继卫星上架设了一副口径近5米的伞状天线,这副天线属于大型可展开天线,这是人类深空探测器历史上携带的最大口径通信天线。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 探测器
    +关注

    关注

    13

    文章

    2412

    浏览量

    71977
  • 通信天线
    +关注

    关注

    0

    文章

    14

    浏览量

    9091
  • 核心技术
    +关注

    关注

    4

    文章

    610

    浏览量

    19375

原文标题:从"鹊桥"大口径伞状天线 看中国星载天线成长史

文章出处:【微信号:mwrfnet,微信公众号:微波射频网】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    天线增益dBi以及考量

    天线增益是衡量天线性能的重要参数之一,它表示了天线在接收或发射信号时相对于无方向性天线的增强能力。天线增益通常用分贝(dBi)单位来表示,它
    的头像 发表于 02-16 16:27 1451次阅读
    <b class='flag-5'>天线</b>增益dBi<b class='flag-5'>以及</b>考量

    微波天线和基站天线的区别

    微波天线和基站天线是无线通信系统中常见的天线类型。本文将详细介绍微波天线和基站天线的定义、作用、结构、特点、应用
    的头像 发表于 01-09 16:16 404次阅读

    5g天线波瓣宽度是多少

    5G天线的波瓣宽度是指天线主瓣的主轴宽度,它是该天线辐射功率在空间中的分布范围。在5G系统中,天线波瓣宽度直接关系到无线信号的覆盖范围、传输
    的头像 发表于 01-09 16:12 254次阅读

    移动基站天线的发展史

    从2G到4G,移动基站天线经历了全向天线、定向单极化天线、定向双极化天线、电调单极化天线、电调双极化天线
    发表于 12-19 10:33 284次阅读
    移动基站<b class='flag-5'>天线</b>的发展史

    带你了解天线基础知识,学会天线摆放小妙招

    天线就是一个“转换器”——把传输线上传播的导行波,变换成在自由空间中传播的电磁波,或者进行相反的变换。
    发表于 12-11 13:56 369次阅读
    带你<b class='flag-5'>了解</b><b class='flag-5'>天线</b>基础知识,学会<b class='flag-5'>天线</b>摆放小妙招

    一文了解相控阵天线中的真时延

    一文了解相控阵天线中的真时延
    的头像 发表于 12-06 18:09 731次阅读

    谈谈贴片天线和悬浮式天线各自的优势

    常规的天线类型,一般包括了平板天线、吸顶天线、扇区天线等,而贴片天线、悬浮式天线、平面倒L/F
    的头像 发表于 11-24 15:56 543次阅读
    谈谈贴片<b class='flag-5'>天线</b>和悬浮式<b class='flag-5'>天线</b>各自的优势

    利用天线方向图和天线调谐器来优化天线设计

    移动手机天线设计人员面临着许多挑战:不断增加频段覆盖范围的要求,极具挑战的行业设计限制以及不断缩小的天线安装空间
    的头像 发表于 07-04 17:23 500次阅读
    利用<b class='flag-5'>天线</b>方向图和<b class='flag-5'>天线</b>调谐器来优化<b class='flag-5'>天线</b>设计

    天线辐射原理

      一、天线原理   1.1 天线的定义: Ø 能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装置。   1.2
    的头像 发表于 06-28 09:48 1415次阅读
    <b class='flag-5'>天线</b>辐射原理

    天线辐射原理

    一、天线原理   1.1 天线的定义: Ø 能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装置。   1.2 天线
    的头像 发表于 06-19 09:22 3956次阅读
    <b class='flag-5'>天线</b>辐射原理

    一文了解天线的选择和设计

    天线技术是射频技术里的重要一环,里面的技术链也是非常复杂的,天线的选择和设计对于最终成品的通信有着很大的影响。无线模块的通信距离是一项重要指标,如何把有效通信距离最大化一直是大家疑惑的问题。今天我们就调试经验及对天线的选择与使用
    的头像 发表于 05-17 16:33 1453次阅读
    一文<b class='flag-5'>了解</b><b class='flag-5'>天线</b>的选择和设计

    垂直单极天线讨论

    讨论了自由空间中的天线,但实际中的单极天线通常是相对于地面垂直地架设的。   ​   图1 λ/2偶极天线与λ/4地网平衡系统,“缺失”的λ/4由良好(就是高传导率)地面镜像来提供。
    发表于 05-15 17:17

    天线的阻抗特性介绍

      天线的第一个重要特性是馈电点的阻抗。无线电业余爱好者可以在指定的频段内选择工作频率,因此我们必须了解一副天线的馈电点阻抗是怎样在一个波段内随工作频率变化的。如果打算在多个波段使用一副天线
    发表于 05-15 16:53

    快速了解天线的近场远场的差别

    无线电波应该称作电磁波或者简称为EM波,因为无线电波包含电场和磁场。来自发射器、经由天线发出的信号会产生电磁场,天线是信号到自由空间的转换器和接口。
    的头像 发表于 05-11 14:34 4335次阅读
    快速<b class='flag-5'>了解</b><b class='flag-5'>天线</b>的近场远场的差别

    天线增益的原理,如何计算天线增益?

    部分区域的信号增强。   1、天线增益的原理   天线增益理论上说,就是在同等输入功率的情况下,实际天线与理想点源天线空间某一位置处产生的
    发表于 05-10 17:48