面向大规模星座的多波束测控天线及应用①

康国栋，张 楠，王 崇，饶建兵，向开恒

(航天科工空间工程发展有限公司，北京 100854)

0 引言

商业航天的繁荣导致卫星数量呈现出爆发式的增长。天基互联网领域纷纷推出庞大的低轨卫星星座计划。美国SpaceX公司的Starlink低轨卫星星座分两个阶段共计部署11 943颗卫星：第一阶段发射1 584颗Ka/Ku波段卫星;第二阶段发射2841颗Ka/Ku波段卫星和7 518颗V波段卫星。预计2020年年底，SpaceX将完成1 562颗Starlink卫星的发射。OneWeb公司的卫星星座包括在18个圆形轨道平面上的720颗卫星[1-17]。国内曾经提出的大型商业卫星互联星座计划的主要代表有航天科工集团的“虹云工程”和航天科技集团的“鸿雁”星座。这两个星座也都是数百颗卫星组成的低轨卫星星座。此外，国内还有一些民营企业也纷纷提出了低轨卫星互联网星座计划，如连尚网络公司提出的WiFi蜂群星座系统等。

卫星过境时需要地面测控天线来完成卫星的遥测、遥控、跟踪定轨工作。地面站测控天线主要有两种类型：一种是机械扫描式的抛物面天线，另一种是电扫描式的阵列天线。

目前国内外地面测控站广泛使用的是机械扫描式的抛物面天线。像美国空军卫星控制网、中国航天测控网都使用抛物面天线作为测控天线。尽管机械扫描式的反射面天线被广泛的应用，但对大规模星座而言，电扫描式的多波束阵列天线才是最优的测控选择。

机械装置的抛物面天线每次只能跟踪一颗过境的卫星，当多颗卫星过境时就需要调用多个天线对准不同的卫星，这就涉及到大量的任务规划、资源分配等问题。……