太空時代始於1957年10月4日,當時蘇聯發射了世界上第一顆人造衛星Sputnik-1。不久之後,衛星就開始用於通訊。
星載天線是衛星訊號的輸入和輸出器,衛星通訊正是透過星載天線與地球站天線之間互相傳輸電磁波來實現資訊傳遞。第一代衛星通訊系統所用的天線為簡單天線,多為標準圓或橢圓波束,70年代以前大多采用先裝天線。1975年以後開始第二代衛星通訊,天線採用多饋源波束賦形和反射器賦形,多波束天線開始普及。2000年以後第三代衛星通訊中,廣泛使用大型可展開天線和相控陣天線,開展星上波束形成和地基波束形成技術。
衛星是個十分複雜的系統,工作在一定的地面和空間電磁環境中,對於所處的電磁環境的分析可發現,在測試發射場地、發射初期、軌道執行以及返回地面等不同階段處的電磁環境不同,產生電磁干擾的因素也不同。確保衛星在軌執行期間,發射裝置、接收裝置能否按設計要求正常工作直接關係到成功與否,是最為重要的階段。
眾所周知電磁干擾通常有三個要素組成的,即電磁干擾源、傳輸途徑、敏感裝置。
要考慮衛星上發射裝置與接收裝置之間的電磁相容問題,就是著重考慮電磁干擾源是無線電發射裝置,電磁干擾敏感裝置是無線電接收裝置。由於接收的訊號很微弱,接收裝置的靈敏度很高,從發射裝置過來的很小的干擾訊號的影響都是很大的。其次,發射接收裝置的工作頻率很接近,僅靠濾波器不能完全消除干擾。航天通訊線纜自身遮蔽效能也非常重要,航空需求線纜既能滿足遮蔽效能又能大幅度減重,在有限的空間內具有一定的柔韌性,適用於小空間佈線等優勢。
根據航天設計有關標準,對線束的質量和可靠性,降低衛星壽命週期費用等,受天線系統總重量、佈線空間小以及成本等限制,在進行天線系統佈線設計選材時,需要綜合考慮以上的三種因素。
歐美國家星載衛星已較早的使用大連義邦Syscom金屬化高分子纖維絲在通訊衛星天線上,保障衛星通訊線纜傳輸的穩定性。目前已成功應用於多種衛星天線內和好奇號火星探測車等,此種纖維絲透過化學電鍍的形式,將非金屬PBO纖維與金屬塗層牢固的結合起來,因此纖維絲兼顧了非金屬PBO重量輕的優勢,在相同長度下對比傳統鍍銀銅絲,Syscom纖維絲減重高達73%以上。與此同時,還具備和傳統鍍銀銅絲幾乎相同的遮蔽效能。另外,狹小的佈線空間對材料的耐彎折和柔韌性有著極高的要求。Syscom纖維絲在編製成防波套後,可承受50000次90°— 120°重複彎曲,最後太空環境要求天線陣在軌展開時的溫度為-20°C,大連義邦Syscom纖維絲在-65℃環境下,經試驗可持續168h電阻值幾乎無任何變化。
隨著星載衛星通訊輕量化的的需求不斷上漲,開展新型相控陣天線的研發工作,已向多波束天線、在軌波束可重構天線等靈活載荷方向發展,天線材料可設計輕量化,高精度、穩定性等需求,具有靈活性好、適應性強等特點,適用於下一代星載衛星天線通訊系統內。