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洛克希德·馬丁成功完成了多波段、多任務(MBMM)天線的相控陣傳輸測試

iIeQ_mwrfnet ? 來源:前瞻網(wǎng) ? 2020-09-21 16:53 ? 次閱讀

近日,洛克希德·馬丁公司和波爾航空航天公司(Ball Aerospace)宣布已經(jīng)成功完成了多波段、多任務(MBMM)天線的相控陣傳輸測試。MBMM有望使多顆衛(wèi)星同時連接使用多頻率的單相控陣天線系統(tǒng)。它增加了吞吐量,同時也縮小了天線的占用面積。

這標志著美國太空部隊MBMM計劃的又一技術(shù)里程碑,并使團隊向今年晚些時候的完整的端到端衛(wèi)星通信演示又邁進了一步。在此傳輸測試之前,曾在2月份進行過一次類似的成功接收測試。

該計劃于2019年4月由美國國防創(chuàng)新部門授予,由三家公司——洛克希德·馬丁公司、波爾航空航天公司和Kratos公司——將作為一個團隊開發(fā)原型。其特點是采用洛克希德·馬丁公司的“Horizon”高級衛(wèi)星調(diào)度程序、波爾航空航天公司的子陣列和面板設計以及Kratos RT邏輯高級數(shù)字信號處理。

也就是說,洛克希德·馬丁將開發(fā)實際原型陣列,最初支持L波段和S波段頻率,Ball Aerospace公司將提供相控陣技術(shù),Kratos公司將提供信號處理技術(shù)。此外,該原型使用了一種“構(gòu)建模塊”的方法,可以隨著衛(wèi)星數(shù)量的增加或通信需求的發(fā)展而輕松增加或減少。

如果原型研發(fā)出來,它可以被納入空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)絡,用于運行和維護國防部衛(wèi)星。根據(jù)洛克希德·馬丁公司,新的天線可以同時支持近地軌道和地球同步軌道上的多顆衛(wèi)星。

MBMM原型相控陣是一項廣泛計劃的一部分,該計劃旨在使現(xiàn)有的美國空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)絡(AFSCN)系統(tǒng)現(xiàn)代化,并為作戰(zhàn)人員帶來更快的新技術(shù)。MBMM提高了AFSCN的能力和吞吐量,同時提高了地面基礎設施和衛(wèi)星系統(tǒng)的彈性。

AFSCN由美國太空部隊的太空操作司令部運行,為美國國防部和一些非國防部衛(wèi)星的操作、控制和維護提供支持,包括持續(xù)執(zhí)行遙測、跟蹤和指揮(TT&C)操作。此外,AFSCN還提供發(fā)射前檢驗和模擬、發(fā)射支持以及在衛(wèi)星處于初始或轉(zhuǎn)移軌道并需要機動到最終軌道時的早期軌道支持。

“我們很高興能與太空部隊合作進行相控陣技術(shù)演示。”洛克希德·馬丁公司任務解決方案副總裁兼總經(jīng)理Maria Demaree說:“這是一個協(xié)作團隊,在部署大規(guī)模L-波段和S -波段通信相控陣方面具有良好的領(lǐng)導能力。”“我們將天線集成到指揮和控制(C2)系統(tǒng)的經(jīng)驗是無與倫比的。”

Demaree還表示,多波段、多任務天線是“一種更聰明的方式,可以快速、經(jīng)濟地擴大衛(wèi)星傳輸規(guī)模,同時降低空軍的長期維護成本。”“今天,當一個拋物面天線壞了,它可能需要幾天的時間來修復;有了MBMM,只需花費數(shù)小時,而無需讓整個站點離線——這是一個巨大的優(yōu)勢。”

波爾航空航天公司戰(zhàn)術(shù)解決方案副總裁兼總經(jīng)理Jake Sauer說:“波爾航空航天公司的目標是投資于核心相控陣技術(shù),使MBMM能夠滿足太空部隊的任務需求,同時提供一個負擔得起的完整系統(tǒng)解決方案。”“隨著傳輸測試的成功完成,我們期待著相控陣能力的完整端到端任務演示。”

7月17日,洛克希德·馬丁公司宣布,國防創(chuàng)新部門已經(jīng)授予Ball Aerospace公司、Kratos國防和安全解決方案公司和洛克希德·馬丁公司一份價值720萬美元的聯(lián)合合同,用于開發(fā)這種原型。在此之前,5月30日,哈里斯公司宣布,該公司已從國防創(chuàng)新部門獲得626萬美元,用來建造并演示一套原型地面天線系統(tǒng),以幫助擴展空軍的空間跟蹤能力。。

相控陣天線

相控陣天線是一種陣列天線,它的單個輻射片可以有不同的相位偏移。因此,通用的天線圖案可以被電子控制。電子轉(zhuǎn)向比天線的機械轉(zhuǎn)向靈活得多,需要較少的維護。

相控陣天線的原理是基于干擾的影響,即兩個或(通常)幾個輻射源的相位相關(guān)疊加。可以觀察到同相位信號(下圖中同色)相互放大,反相位信號相互抵消。因此,如果兩個輻射體以相同的相移發(fā)射一個信號,就實現(xiàn)了疊加——信號在主方向被放大,在次級方向被衰減。在圖1的左側(cè)輻射器組中,兩個輻射器的饋入相位相同。因此,信號在主方向被放大。

如果要傳輸?shù)男盘柆F(xiàn)在通過調(diào)相模塊路由,輻射的方向就可以通過電子控制。然而,這是不可能無限期的,因為這種天線的有效性在主方向垂直于天線場是最大的,而主方向的極端傾斜會增加不必要的旁瓣的數(shù)量和尺寸,同時減少了有效天線面積。正弦定理可以用來計算必要的相移。

在相控陣天線中,任何類型的天線都可以用作輻射器。值得注意的是,單個輻射器必須用可變的相移來控制,因此輻射的主要方向可以連續(xù)地改變。為了實現(xiàn)高指向性,天線領(lǐng)域使用了許多輻射體。例如,RRP-117的天線由1584個輻射器組成,它們接收到的信號仍然以模擬方式組合到天線模式。另一方面,更現(xiàn)代的多功能雷達在接收過程中使用數(shù)字波束形成。

大量的工業(yè)研究比較了拋物面天線和相控陣的成本,結(jié)果表明,雖然拋物面天線的前期成本較低,但維護成本卻高得多。于是,在軌商業(yè)和軍事衛(wèi)星的總數(shù)預計在未來十年至少增加4倍,而AFSCN所需的能力預計將增加10倍。這種按需增加的能力需要像相控陣這樣的新技術(shù),相控陣可以同時連接多個太空飛行器。與拋物面天線相比,相控陣天線也避免了重大的機械維護成本。

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原文標題:洛克希德·馬丁完成多波段、多任務(MBMM)天線的相控陣傳輸測試

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