Ka频段卫星在军事上的应用(2)

图2 美军WGS卫星支持空基情侦监数据回传

WGS卫星是美军新一代宽带军事通信卫星，采用X和Ka频段进行通信。卫星采用先进的数字信道化技术和相控阵天线技术，可形成9个X频段和10个Ka频段波束。WGS卫星可利用的频谱为X频段500MHz、Ka频段1GHz，根据频率规划分为数个125MHz信道。由于带宽较大、波束较窄（1.5°）且可以移动，因而在支持无人机数据回传方面具有独特的优势。

WGS-1～3卫星可利用125MHz带宽支持137Mbps的无人机传输速率，但是随着机载传感器性能的提升，这一速率已经逐渐难以满足需求。而WGS-1卫星在轨测试期间表明，在125MHz信道上使用16APSK调制可以实现440Mbit/s的传输速率，也为WGS支持无人机数据回传的能力提升提供了机遇。 在WGS-4～6卫星上，增加了射频旁路能力，专门满足无人机传输需求，并且对天线配置进行了改进。利用现有的Ka频段可控碟形天线最多可支持6个独立接入，另有1个Ka频段可控碟形天线专门用于星地链路。由于WGS在ITU的申请中已经包含了Ka频段反向极化的资源，因此可以充分利用Ka频段的反向极化资源支持无人机数据传输，同时避免干扰，减轻对其他战术用户的影响。升级之后，单链路支持无人机数据回传的最低速率为274Mbit/s，如果采用高阶调制，传输速率还会更高。

3．法国和意大利Athena-FIDUS支持战场通信

在发展新一代军事通信卫星方面，法国与意大利选择了国际合作的方式，并且开始向Ka频段迈进。Athena-FIDUS，全称为“欧洲联军战场接入——法意军民两用卫星”，是面向网络中心战场而发展的军事通信卫星，支持陆海空各类作战平台和应用。

图3 Athena- FIDUS 军事通信网络

Athena- FIDUS卫星将民用技术应用于Ka和EHF频段，从而降低带宽成本，虽然不具备较强的抗干扰能力，但整星吞吐量达到3Gbit/s，接近美军WGS卫星的性能水平。卫星采用Spacebus-4000B2平台研制，发射质量3.4吨，功率4.9kW，设计寿命15年。星上有效载荷分为法国和意大利两部分，其中：法国载荷为11路Ka频段转发器，1个固定波束覆盖法国，另有6个可移动波束；意大利载荷包括11路Ka/EHF转发器，1个固定波束覆盖意大利，另有2个可移动波束。作为一颗军民两用卫星，Athena-Fidus在 意大利方面的应用主要包括五大类：①意大利国土及周边地区的宽带接入，星状网；②意大利国土及周边地区的宽带接入，网状网，通过星上处理载荷实现单跳通 信；③境外战场宽带接入，高速率广播、战场部队双向通信等等；④意大利国土与境外战场间无人机数据回传；⑤从意大利国土向境外战场广播遥感图像或数据。

在意大利有效载荷中，固定波束对应6路转发器，包括2路透明转发器（Ka/Ka和EHF/Ka，满足星状网组网需求）和4路处理型转发器（Ka/Ka和EHF/Ka，满足网状网组网需求）。两个可移动波束均为Ka/Ka频段，半功率波束宽度为1.5°，地面覆盖区域直径约950km，实现境外战场与本土的互联，单链路速率要求为2Mbit/s，单波束支持700部终端。

四、结束语

在网络中心站需求的推动下，战场信息化的程度越来越高，从而对卫星通信的需求也日益增长。在此背景下，Ka频段在军事领域的大规模应用的趋势日趋明显。不仅现役Ka频段军事卫星系统的应用逐步深入和改进，未来也将会有更多的军事系统采用Ka频段，这一点在ITU自2005年以来Ka频段卫星网络申请数量剧增上可以得到佐证。

另 一方面，随着军事通信环境的日益复杂，通信对抗的可能更加突出，从而对现役无抗干扰能力或抗干扰能力较低的卫星系统提出了更高的要求。近年来，美军一直在 积极论证防护战术波形，可以在较宽的频谱资源上进行扩调频，从而在不对卫星进行改动的情况下，实现整个系统的抗干扰能力，这也将从侧面推动Ka频段在军事卫星通信领域的广泛应用。

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