星载多波束相控阵载荷演进 数字波束成形提升频谱效率

本报记者 孙睿航天新闻网2026-10-31 08:586,675 阅读
星载多波束相控阵载荷演进 数字波束成形提升频谱效率
低轨通信卫星需要在高速移动中持续覆盖地面用户,单波束难以满足容量需求,多波束相控阵因此成为主流方案。通过将阵面划分为多个子阵,卫星可以同时形成多个指向不同的波束,把频率资源在空间上重复利用。波束之间的隔离度、频率复用方式和地面小区规划,都会影响实际容量。因此,载荷设计必须与网络规划同步推进。 早期的多波束载荷多采用模拟波束成形,波束形状在发射前基本确定,在轨调整能力有限。数字波束成形把幅相控制放到数字域,能够灵活改变波束数量、指向和功率分配,也更便于抑制干扰和进行地面小区划分。数字域处理还便于实现波束跳变和功率动态分配。这些能力对高动态的低轨场景尤其重要。 代价是星上处理量和数据吞吐显著增加。每个天线单元的采样数据都要进入数字处理链路,对芯片算力、存储带宽和时钟同步提出高要求;同时,馈电链路要把用户数据送到卫星再传回地面信关站,馈电带宽容易成为瓶颈。星上处理的功耗和散热,也会反过来限制波束数量。工程上需要在容量、重量和功耗之间反复折中。 工程上还要解决阵面热耗与结构重量问题。多波束载荷的T/R组件数量多、集成度高,热流密度大,热控设计需要与结构布局同步考虑。下一步,随着低轨星座进入规模部署,载荷的可重构能力、批产一致性和在轨软件升级将受到更多关注。载荷批产还要求测试工位能够覆盖多波束全状态验证。测试时间过长,会直接影响整星交付节拍。
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