国外高通量卫星系统与技术发展

　　2. 频率复用技术
　　对于HTS卫星系统设计来说，采用点波束和频率复用技术相结合，能够有效提高天线增益，实现频率复用。优势在于：①天线的增益与波束宽度有关，波束宽度越窄，天线增益越高。较高的卫星天线增益可以使得用户采用更小口径的终端，并使用高阶调制编码方案，从而提高频谱利用效率，提高数据传输速率。天线增益增加10倍，系统容量增长4倍。②点波束的应用，使得距离较远的波束可以复用同一段频率。
　　频率复用也会带来一些问题，当2个或更多的波束使用同一段频率时，由于天线旁瓣不为零，就会产生波束间的干扰。综合来看，点波束技术的应用能够带来效率的提高，但引起的波束间干扰又降低了效率。如果增加波束间的距离可以降低干扰，但又减少了频率复用，影响了总的通量。因此，点波束的数量和频率复用程度实际上是系统设计根据实际应用的折中考量。
　　3. 灵活有效载荷技术
　　“灵活”指的是HTS卫星系统在发展的过程中，为了提高商业竞争力而对系统的服务能力提出的要求。早期发展HTS卫星系统主要以提高整星通量为目标，星上设计简单，卫星一旦入轨，很难对服务进行调整。实际应用当中会出现热点地区的转发器饱和，非热点地区转发器利用率很低，造成转发器利用率低的问题。
　　灵活有效载荷是欧洲提出来的一个笼统的整体概念，主要包含三方面：①灵活的覆盖，能够实现覆盖区域的在轨可调，实现卫星从所在轨位可见地面任何一个地区的动态覆盖调整，并能在轨控制点波束的尺寸、数量和形状，实现途径主要包括直接辐射阵列天线（DRA）、阵列馈源反射器天线（AFR）、共焦天线（Confocal Antennas）和透镜天线（Lens Antennas）等；②灵活的频谱分配，能够灵活分配频率和带宽，主要通过星上处理实现（含模拟和数字处理技术）；③灵活的功率分配，主要通过多端口放大器（MPA）技术实现。
　　自2010年起，欧洲航天局（ESA）“通信系统预先研究”（ARTES－3和4）产品研制专题为灵活有效载荷专设了“通用灵活有效载荷”专项，分“两步走”：一是在英国阿万蒂通信公司的HTS卫星高适应性卫星－1上开展通用灵活有效载荷的在轨验证；二是在国际移动卫星公司的“阿尔法卫星”（Alphasat）上开展星上数字处理器的在轨验证。2015年，ESA与欧洲通信卫星公司共同开展了“量子”（Quantum）卫星研制：①实现灵活的波束赋形覆盖形状和大小可调；②覆盖范围可变，8个独立的点波束能够在1min内调整到任意可见的地面服务区域；③覆盖波束跳换，更加灵活地按需分配，需求热点地区可以获得更高的容量分配；④功率和容量灵活，灵活地为用户分配功率和容量；⑤频率灵活，能够使用Ku频段范围内任何一段频谱。
　　来源：《国际太空》2017年第11期

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