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动中通卫星通信天线系统组成及原理分析

摘要：动中通天线系统主要用于移动载体移动条件下实时通信，满足处理突发

紧急事件的需求。本文提出惯导跟踪式动中通卫星通信车载天线系统的组成，对

工作原理进行了分析。惯导跟踪式的动中通天线系统不依赖于任何外部信号，利

用惯性导航系统自身即可完全实现自主对星，在移动载体移动过程中也能够进行

实时对星和换星，灵活性高。

关键词：动中通，惯性导航，天线，卫星通信概述动中通卫星通信天线系统

主要用于车辆等载体在快速移动的条件下，保持对卫星实时跟踪，使车载卫星天

线始终对准地球同步通信卫星，在地球同步通信卫星与卫星地面站之间构建双向

链路的卫星通信，以达到实时、不间断与其他地面站进行图像、语音、数据的卫

星通信双向传输。

动中通卫星通信车应用动中通卫星通信天线系统跟踪卫星，利用卫星通信的

无缝覆盖，加上所具备的机动灵活和行进间通信的特点，可以使动中通卫星通信

车在任何时间、任何地点开通并投入使用，满足处理紧急突发事件的需求。

动中通卫星通信天线系统是实现动中通车载站的核心，天线面通常采用偏馈

或正馈面反射的抛物面天线，外形呈球状，相对于相控阵天线来说，其天线增益

较高，旁瓣特性较好，可以跟踪制导系统控制天线的方位和俯仰指向。

1天线系统主要分类一般来说，动中通卫星通信天线系统主要采用以下两种

技术实现对星跟踪：（1）单脉冲跟踪式：利用多个方向上卫星通信信号强弱的

和差关系，在短时间内判断出天线指向的偏差，即时调整卫星天线的指向，保持

对通信卫星的跟踪。

（2）惯导跟踪式：利用惯性导航系统建立一个坐标基准，通过前馈控制伺

服系统，使卫星天线稳定在坐标基准中，不受到车辆载体运动的干扰，始终对准

通信卫星。

单脉冲跟踪式动中通卫星通信天线系统由于依赖卫星信号进行对星跟踪，因

此存在以下问题：

图动中通卫星通信天线系统组成和信号流程图在卫星信号受到遮挡时容易丢星，如途经

隧道、桥梁等情况下，被楼宇、大树等遮挡的情况下，都难以保持正常通信；在没有卫星信

号的时候无法进行初始对准卫星，在车辆载体行进中无法进行初始对准卫星；在车辆载体大

动态情况下，对星跟踪精度差，容易丢星。

惯导跟踪式动中通卫星通信天线系统采用惯性导航系统，利用惯性导航系统精确测量出

载体的地理坐标、姿态、航向，通过导航解算，由控制系统实现天线的对星和跟踪。

惯导跟踪式动中通卫星通信天线系统不需要利用GPS、卫星信号、载波信号等信号校正

天线方向，也不受地磁、雨、雪、雾等天气环境的干扰，即使卫星信号被遮挡或者丢失卫星

信号，甚至没有卫星信号，都不会影响天线的指向。

以下分析惯导跟踪式天线系统组成与工作原理。

2天线系统的组成惯导跟踪式动中通卫星通信天线系统由天线单元、惯性导航系统、天

线伺服系统、稳控计算机、信号、监控及电源接口等组成。

其中，天线单元包括天线、馈源、LNB、波导等，用来与通信卫星传输通信信号。惯性

导航系统包括陀螺与加速度计，用来获取和提供车辆状态信息及地理位置信息等。天线伺服

系统包括三轴转台、电机及其驱动器、位置传感器等，用于控制天线系统始终对准通信卫星，

实现不间断通信。

2.1天线单元天线单元安装在一个三轴伺服转台上，由抛物面天线及其馈源、低噪声变频

模块、关节、波导等等组成。

低噪声变频模块将天线接受的Ku频段载波转化为L频段，增益可调，具有监控接口。

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关节为旋转关节，分别安装在载体卫星通信天线的极化轴、俯仰轴、方位；轴上，使得

天线在三个轴上转动时，不影响Ku频段