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機載寬帶衛星通信系統的構建，是促進我國航空航天事業快速發展的關鍵，有利于提升通信便捷性的同時，保障信號的良好傳輸質量，促進覆蓋范圍的擴增。機載寬帶衛星通信系統的組成及運行原理具有一定復雜性，因此在系統運行中需要加強相關技術的優化，以實現業務拓展，滿足未來發展要求。本文將對機載寬帶衛星通信系統的基本組成和發展現狀進行分析，探索機載寬帶衛星通信系統的信道特性及關鍵技術，研究系統設計方案，為實踐工作提供參考。近年來，機載寬帶衛星通信系統的功能不斷完善，尤其是隨著多種先進技術的應用，其通信容量得到擴增，在實踐工作中具有較強的靈活性。為了能夠滿足機載寬帶衛星通信系統的運行需求，必須加強新技術手段的引進與應用。尤其是在軍用飛機和大型噴氣機當中，對于衛星通信設備的運行性能要求較高，應該充分發揮寬帶衛星通信的優勢，保障良好的傳輸效率與質量。

1機載寬帶衛星通信系統的信道特性

1.1損耗傳輸。在自由空間當中往往出現損耗傳輸的現象，單位增益存在于發射天線和接收天線當中，根據相關公式對損耗傳輸量進行計算。雖然在大氣層中的損耗相對不高，但是也會存在較大的變化情況，尤其是容易受到天氣因素的影響，包括了云、霧、降雪、降雨等等，導致損耗量上升。尤其是會受到惡劣天氣的影響，導致通信中斷的問題出現。由于天氣因素具有不確定性，因此對于損耗的估計也會存在較大難度。在損耗傳輸中，降雨的影響相對較大，尤其是在降雨天氣下會導致電磁波的傳輸強度出現下降。在系統應用當中，應該綜合考量該地區的氣候特征并做好降雨時間的有效預測，保障數據服務的可靠性。1.2電離層閃爍和大氣閃爍。衛星信號的強度會產生不規律的變化，這主要是受到折射率的影響，進而引發大氣閃爍的現象。無線電相位和振幅等，會受到不均勻電子游動的影響，出現較大幅度的變化，進而導致電離層閃爍的現象。為了能夠對電離層閃爍和大氣閃爍的問題進行處理，可以應用時間分集、編碼分集和添加余量等措施。1.3大氣折射。無線電在通過大氣層時，信號的仰角會由于折射現象的存在而升高，而受到大氣層的影響其折射率也不盡相同，因此在凹透鏡效應下發生散焦損耗問題。因此，天氣因素不會對大氣折射產生影響，在設計工作當中應該明確其低仰角問題，增強系統的功能。1.4機身反射與陰影效應。很多飛機的機體相對較大，包括了民用航空飛機和軍用偵察機等，因此飛機接收機當中會有發射信號的進入，導致機載寬帶衛星通信系統在運行中受到較大的干擾，這就是機身反射效應。無線電波的電平會由于地面障礙物的存在而下降，進而干擾飛機信號的傳播，陰影效應會出現在低空飛行當中，不會出現在巡航當中。

2機載寬帶衛星通信系統的關鍵技術

2.1天線技術。應用切割拋物面天線時，能夠獲得較高的增益，在結構形式上也十分簡單，而且自重較輕。但是，在饋源賦形設計上也存在較大的挑戰，而且當天線的口徑較小時也會出現遮擋問題，具有較高的天線剖面。在應用拋物柱面天線時，能夠有效解決切割拋物面天線中的遮擋問題和高剖面問題，20°-70°為該類型天線的俯仰面工作范圍，因此當仰角較大或者較小時會存在一定的限制，其自重相對較大。在應用拋物面聚焦天線時，能夠有效降低自重，獲得較好的增益效果，避免復雜結構對工作造成的影響。應用一線平板相控陣天線，采用機械轉動的方式控制方位，具有較低的天線剖面，而且采用了電子掃描的方式。但是，由于收發天線是獨立設置，而且具有較大的尺寸，3dB掃描損失的問題也會對機載寬帶衛星通信系統的運行產生影響。兩維相控陣天線能夠實現共形設計，增強機載寬帶衛星通信系統的適用性，同樣存在外形較大、收發天線獨立設置和3dB掃描損失的問題，同時在應用該類型天線時需要較大的成本投入，調整極化面時遇到諸多阻礙。平板陣列天線也是機載寬帶衛星通信系統中的常用天線類型，其特點是具有較低的剖面和小尺寸，在設計時真正實現了集成化和一體化，在當前各領域中的技術成熟度相對較高，但是也具有較為復雜的結構形式。2.2跟蹤技術。電子波束掃描、單脈沖和程序+步進等，是當前機載寬帶衛星通信系統中的常見跟蹤技術類型。當天線對于跟蹤速度的要求較高時，可以采用單脈沖的形式，能夠滿足較大的飛行姿態變化要求，同時促進精度的提升。尤其是在劇烈的變化中也能保持良好的跟蹤效果，提升了天線增益的利用率。當天線對于姿態的穩定性要求較高時，可以采用電子波束掃描的跟蹤方式，也通常應用于難以產生電子波束的情況當中，以保障機載寬帶衛星通信系統的良好運行效果。該跟蹤方式在設計上相對簡便，有利于工作效率的提升。機械式圓錐掃描的方式在機載寬帶衛星通信系統跟蹤中也較為常見，尤其是當天線具有較為穩定的姿態且處于低頻段時可以應用。該方式的天線增益利用率相對不高，在高動態跟蹤中存在局限性。當機載寬帶衛星通信系統天線處于低頻段時可以采用程序+進步的跟蹤方式，具有系統設計簡單的特點，尤其是出現遮擋時能夠在去除后及時恢復通信。2.3飛行性能與衛星天線的關系。安裝通信站時通常在外部完成天線的安裝，包括了機頭位置和上部位置等，能夠防止障礙物對天線造成遮擋，以保障良好的通信質量。為了防止在飛行中由于天線的存在而產生較大的阻力，在設計時可以采用流線型天線的形式。在應用流線型天線時，需要對飛機形態加以針對性設計。信號的傳輸速度會隨著天線尺寸的增大而提升，因此在設計過程中也應該加強對天線尺寸的合理設計，從而協調重量與信號傳輸質量之間的關系。2.4機載設備重量體積和功率的限制。在機載設備的應用當中，應該考慮到質量、體積和功耗限制等因素的影響，尤其是在系統設計和設備研制的過程中，應該加強各要素的有效協調與平衡。模塊化設計的方式在機載設備中較為常用，能夠對其體積和質量加以控制，防止由于過多設備及功能對機載寬帶衛星通信系統運行效率造成影響。為了能夠有效控制系統的功耗，可以在設計中使用低功耗芯片。尤其是在小型飛機的機載寬帶衛星通信系統當中，更應該嚴格控制功耗、質量和體積。2.5多普勒頻移和噪聲消除。在機載寬帶衛星通信系統的應用中，由于存在較為快速的相對運動情況，因此為了保障接收方和發送方的良好通信狀況，還應該考慮到多普勒效應對信號接收的影響，實現對信號中多普勒頻偏成分的有效控制。衛星頻率也會受到一定的限制，噪聲存在于信號的長距離傳輸過程中，這也會對信號的傳輸造成嚴重影響，使得接收系統的接收功能和處理功能受到抑制。多普勒頻移變化速率也會由于飛機的飛行速度變化和姿態變化而出現。在鎖定載波時通常采用鎖相環，能夠實現對噪聲的有效控制。2.6實例分析。方案設計：特性機載寬帶衛星通信系統會受到外界多種因素的影響，包括了電離層的閃爍現象、大氣折射現象和機身反射損耗傳輸等等。因此在方案設計當中除了要對天線進行合理選擇外，還應該根據天線的基本特征選擇合適的跟蹤技術，促進設計力度的增強，充分發揮系統關鍵技術的優勢特點。利用系統中心交換控制服務器對語音呼叫進行按需分發，滿足無線通信聯網系統的功能要求。VHF網關：在語音集群通信時，可以借助于IP網絡通信技術和VHF通信技術，滿足對制式的要求。VHF電臺是平臺中的關鍵組成，通過VHF網關的應用，能夠滿足系統的互通互聯需求，與VHF手持臺和附近作業船當中的VHF船載臺進行有效通信。在連接陸地指揮中心管理臺時，主要依靠海油IP專網，這就需要加強對VHF融合網關IP接口的合理設計。無線通信聯網系統中心服務器應用于陸地指揮中心當中，為數據的傳輸和存儲等提供保障，在平臺與、處理廠、指揮中心、作業船進行通信的過程中，還要依靠管理調度平臺。通信組規劃及有線調度臺功能規劃：在對用戶進行分組時需要以區域和部門為依據，有線調度臺功能具有多樣化特征，包括了呼叫轉移、數字信令、全呼、組呼、單呼、廣播呼叫、錄音文件回放、監聽和動態充足等等。集群對講與調度、模式通信：單呼的方式應用于目標平臺和陸地指揮中心當中，多選呼應用于多個目標平臺與陸地指揮中心當中，全呼應用于所有平臺和陸地指揮中心之間，監聽功能的實現，有利于實現對目標平臺的有效控制。通信終端可以由融合網關替代，連接在網關當中的VHF則可以通過網絡呼叫陸地指揮中心，包含了多選呼、監聽、全呼、單呼等多種通信方式，增進了陸地指揮中心與目標平臺的溝通交流，為遠程通信提供可靠保障。可視化圖像信息展示：對基本信息和經緯坐標系加以采集，其中基本信息包含了平臺的人員信息、設備信息、圖片展示和采油量等等，對場景進行可視化模擬，在地圖中完成有效嵌入。由于集中控制技術與數字化技術的應用，能夠有效保障通信的安全性，同時促進語音質量的提升，滿足多業務功能需求。同時，在頻譜效率和信道互聯中也具有明顯的優勢。在該系統設計當中，融合了集群對講調度系統、VHF網關和圖像化展示平臺，能夠在指揮調度中應用多種呼叫形式，增強對講系統的群組化、數字化和可視化特征，保障在管理和調度中更具統一性。尤其是存在緊急狀況時，能夠采用直接對講通信的方式對指揮調度加以輔助。在呼叫調度操作當中，借助于電子地圖和可視化圖像展示平臺等，能夠保障良好的直觀性，促進通信效率的提升。對于語音能夠實現自動化記錄，實現對突發事件的深入分析及總結。

機載寬帶衛星通信系統的應用，能夠為通信質量與效率的提升奠定基礎，在系統應用中應該明確其運行原理及特點，同時掌握多種天線技術及跟蹤技術，通過對比分析選擇可靠的技術類型，實現系統功能的有效優化。同時，明確飛行性能與衛星天線的關系、機載設備重量體積和功率的限制以及多普勒頻移和噪聲消除方法，真正發揮系統功能優勢。

作者:張越 賀軼斐 范彬 湯彧 駱樂 單位:1.南京熊貓漢達科技有限公司 2.陸軍裝備部航空軍事代表局駐上海地區航空軍事代表室 3.南京熊貓漢達科技有限公司