北京
—— 专为大规模低地球轨道设计，这种卫星天线旨在确保在对抗环境中维持安全通信。
五角大楼正在寻找新方法，以保护军用卫星通信免受太空电子攻击。麻省理工学院林肯实验室的工程师正在开发一种轻型天线系统，旨在让美军在遭遇强力干扰时仍能保持联络。
该原型天线为“大规模低地球轨道”（pLEO）而制造，在这类轨道上，由大量小型卫星构成的星座需要紧凑且功耗低的硬件。研究人员表示，这一天线能够实现先进的波束成形能力，而功耗远低于传统系统。
降低卫星功耗需求
现代军用卫星越来越依赖能够快速重定向信号并阻断干扰的自适应天线阵列。这些系统有助于操作人员在敌方干扰时保持连接。
然而，传统相控阵天线功耗大且需要复杂的硬件。麻省理工学院林肯实验室给出的解决方案是一种扫描式反射阵列天线，名为“搭载式敏捷波束成形抗干扰反射阵列”（Hosted Nimble Beamforming Anti-Jam Reflectarray），简称HoNi BAJR。
该设计不是为每个天线单元都配备放大器，而是依靠一面由独立受控单元构成的反射面。入射信号在反射面上反弹，并在传向独立的馈源天线之前改变相位。
这一过程在塑造和操控波束的同时降低了硬件复杂度。工程师们估计，与传统阵列系统相比，该反射阵列设计的功耗约降低95%。
更小的体积也使该天线能够安装在pLEO星座中常用的小型卫星平台上。研究人员认为，这一优势可能令该技术对未来军用卫星星座具有吸引力。
该实验室战术卫星通信组的技术人员迈克尔·克拉顿表示，未来的军用卫星网络需要尺寸更小、重量更轻、功耗和成本更低的可扩展系统。
克拉顿说：“我们希望探索如何用更廉价的硬件实现卓越的性能。”他补充道，团队还希望在新兴威胁成为实际作战问题之前就做好准备。
在轨阻断干扰
HoNi BAJR系统非常注重抗干扰性能。自适应阵列通常通过生成“零陷”来对抗干扰，从而压制来自敌对方向的信号。
在该实验室的射频系统测试设施进行的测试中，原型机展示了广角扫描能力。研究人员还确认，该天线能在多个用户之间分配波束，且信号衰减极小。
团队更进一步，开发了更广的干扰抑制区，而非只针对单一干扰点。工程师们尝试通过重塑波束旁瓣来减少更大范围内的干扰。
这一方法在早期测试中结果不一，因为微小的信号变化会影响旁瓣控制。研究人员认为，改进校准方法可以解决大部分不稳定性问题。
校准仍是难题
校准目前是该项目的最大技术障碍之一。与传统相控阵不同，扫描式反射阵列在军用卫星系统中缺乏广泛的运行历史。
工程师仍需确定如何精确测量和补偿天线上的信号失真。研究人员表示，精准的校准将改善波束转向、干扰抑制以及系统的整体性能。
实验室还在继续研究反射阵列最适合用于未来军事体系中的哪些场景。初步研究表明，该技术在预定波束操作、功率受限的航天器以及存在持续但不太动态变化的干扰环境中表现良好。
克拉顿说：“设计硬件始终是一项挑战。但最难的部分在于如何将技术融入一个满足任务需求的完整功能系统中。”
未来的工作将进一步完善波束成形技术，改进校准程序，并探索该天线技术的作战应用场景。
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