Ka波段的Ka波段试验卫星
技术试验卫星是用于卫星工程技术和空间应用技术的原理性或工程性试验的人造地球卫星,对卫星技术的发展具有很大的推动作用。人们曾较为全面地开展了针对Ka波段卫星的试验,著名的有美国的ACTS(先进通信技术卫星)和日本的WINDS卫星(宽带互联网工程试验和演示卫星)。
2.1 ACTS卫星
ACTS是由Martin Astro. Space公司为美国宇航局(NASA)Lewis研究中心研制的,于1993年发射升空。ACTS采用了一系列新的技术,通过试验论证成功后,将作为未来通信卫星的标准。这些新技术包括:跳变点波束、星上交换、雨衰补偿等。
2.1.1 跳变点波束
一般的卫星大都是利用宽波束覆盖,提供相对低的信号EIRP,因需要较大的地面接收天线和较大的上行链路天线,提高了系统的成本。而点波束却能将射频能量集中到具有很小覆盖区域的窄波束中去,使卫星获得很高的G/T和EIRP。ACTS采用的点波束有20dB的信号电平的改善,带来的好处是系统中的地球站可用小尺寸天线获得较高的流量。然而,点波束也存在不足,主要是固定指向点波束在照射较大通信覆盖区域时,其数量必须大幅增加,再就是灵活性不够,经营成本增加。跳变点波束则能很好地解决后一个问题。在ACTS卫星中,波束指向位置是基于人口密度、地区分集数据源的可用度与宽带信道配合而选择的。除利用开关矩阵的固定波束外,还有利用基带处理器(BBP)的两簇跳变点波束。不论是哪一种波束,工作时都能用某种开关进行控制,按用户的申请运作,对服务需要作出响应。另外,两簇跳变点波束以均匀增益覆盖夏威夷、阿拉斯加和整个半球。固定和跳变指向的波束都有0.3°的波束宽度;而可控反射面天线口径较小,其波束宽度为1°。
2.1.2 星上交换
ACTS有两种卫星星上交换方式:一种是通过开关矩阵,另一种是通过具有存储的基带处理器。在开关矩阵(MSM)方式中,用它来连接三个固定波束或两簇跳变波束,开关矩阵具有900MHz的带宽,可提供弯管或动态交换。当用于动态交换时,帧长为1ms;对于低数据率终端要求较长静止时间的应用,则帧长为32ms。在基带处理器(BBP)方式中,用来控制两簇跳变指向的波束之间的TDMA业务。每一跳变波束簇的最大吞吐量为110Mbit/s,每帧1728时隙。基带处理器的一个特有的优点是,只有需要访问的那些波束才被激活,即提供按需分配多址(DAMA)信道,从而使卫星资源得到最大利用。