極高頻衛(wèi)星通信技術(shù)英文名稱；EHF Satellite Communications Technologies極高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)是指星上的主要通信設(shè)備上行傳輸頻率為極高頻(44GHz)，它比特高頻(UHF)、超高頻(SHF)頻率高，下行傳輸頻率為超高頻(20GHz) ，是美軍軍事衛(wèi)星通信(MILSATCOM)體系結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的系統(tǒng)。

極高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)又稱軍事戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)(Milstar)，它將為美軍的戰(zhàn)略指揮控制和戰(zhàn)術(shù)部隊(duì)提供保密、抗干擾通信，具有能支持全面戰(zhàn)爭的能力。

特點(diǎn):能利用較小的天線陣進(jìn)行定向發(fā)射，這樣就降低了截收概率；星上天線具有調(diào)零功能，能大大提高衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的抗干擾能力；具有星上信號(hào)處理能力，降低了地面設(shè)備的復(fù)雜性；具有星上自主控制能力，在沒有地面支援設(shè)施支援的情況下能持久運(yùn)行。

[技術(shù)難點(diǎn)]由于頻率高，波束窄，對(duì)衛(wèi)星的穩(wěn)定性要求非常高，衛(wèi)星信號(hào)定向發(fā)射和調(diào)零對(duì)部件的精度要求也非常高。

這是發(fā)展極高頻衛(wèi)星的兩個(gè)至關(guān)重要的問題，它將制約著其他國家發(fā)展極高頻衛(wèi)星的進(jìn)程。

[國外概況]目前，世界上只有美國擁有極美軍極高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)于70年代初期進(jìn)行設(shè)計(jì)和研制，到90年代中期經(jīng)歷20余年，耗資200多億美元。

該衛(wèi)星系統(tǒng)是在冷戰(zhàn)時(shí)期設(shè)計(jì)的，原計(jì)劃共發(fā)射8顆衛(wèi)星，設(shè)計(jì)指標(biāo)很高，要求能抗核電磁脈沖和對(duì)付反衛(wèi)星武器。

隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束，設(shè)計(jì)方案幾經(jīng)修改，衛(wèi)星數(shù)量從8顆減少到6顆，并降低了設(shè)計(jì)要求。

到1996年，其中4顆衛(wèi)星已發(fā)射入軌，構(gòu)成了美軍戰(zhàn)略指揮控制系統(tǒng)中至關(guān)重要的的系統(tǒng)，并為戰(zhàn)術(shù)部隊(duì)提供保密抗干擾通信。

高頻衛(wèi)星通信系。

1.極高頻的系統(tǒng)組成Milstar系統(tǒng)由三個(gè)分系統(tǒng)組成:空間分系統(tǒng)，包括衛(wèi)星星體和通信有效載荷；任務(wù)控制分系統(tǒng)，包括執(zhí)行衛(wèi)星和有效載荷控制功能和支持任務(wù)分析的各單元；終端分系統(tǒng)，包括Milstar艦載、岸站、機(jī)載和地面移動(dòng)終端，以及技術(shù)保障和附屬設(shè)備。

Milstar的最初設(shè)計(jì)(Milstar Ⅰ) 有效載荷具有高度堅(jiān)固可靠的波形特征，以75 ～2400b/s的速率提供低數(shù)據(jù)率(LDR)通信。

終端上行鏈路的頻率為44GHz的極高頻(EHF)，下行鏈路頻率為20GHz的超高頻(SHF)或UHF頻段。

MilstarⅠ有效載荷有一付地球覆蓋波束天線，幾付在整個(gè)地球視場內(nèi)增益比地球覆蓋波束天線高的捷變波束天線，還有 3 付調(diào)零點(diǎn)波束天線。

每個(gè)MilstarⅠ的有效載荷可提供192個(gè)同時(shí)進(jìn)行探測(cè)、控制和通信的信道，可以支持EHF/SHF/和EHF/UHF交鏈頻道通信業(yè)務(wù)。

Milstar的改進(jìn)方案(MilstarⅡ)系統(tǒng)包括一個(gè)與MilstarⅠ基本相同的LDR有效載荷，一個(gè)中數(shù)據(jù)率(MDR)有效載荷，以4.8kb/s～1.544Mb/s的數(shù)據(jù)率提供通信。

MDR終端上行鏈路為EHF；下行鏈路為SHF。

MDR有效載荷有32個(gè)信道和8 付可控點(diǎn)波束天線，兩付調(diào)零點(diǎn)波束(NSB)天線，能針對(duì)上行鏈路干擾自動(dòng)調(diào)零；6 付分布式用戶覆蓋天線(DUCA)，但不具備NSB天線的調(diào)零能力。

MDR除數(shù)據(jù)率較高外，有效載荷采用了防護(hù)措施，能提供確有保證的接入。

由于采用了防護(hù)措施，MDR有效載荷資源控制器在有效載荷資源分配方面強(qiáng)制訓(xùn)練，從而防止一個(gè)用戶預(yù)占屬于另一個(gè)用戶的資源和通信業(yè)務(wù)，以保證該用戶的接入。

MilsatrⅠ和MilstarⅡ設(shè)計(jì)了交叉鏈路，星座中任何衛(wèi)星之間都可進(jìn)行通信和傳送控制數(shù)據(jù)，而無需地面中繼站，從而提供任何其它MILSATCOM系統(tǒng)無可比擬的全球通信能力。

最重要的是控制和通信系統(tǒng)都通過星上資源控制器對(duì)衛(wèi)星和有效載荷分別傳送控制指令。

這種靈活的系統(tǒng)控制功能與交叉鏈路的全球通信能力相結(jié)合，是有效利用Milstar 系統(tǒng)充分滿足戰(zhàn)術(shù)用戶需求的關(guān)鍵特性。

2.極高頻衛(wèi)星通信在軍事行動(dòng)中的作用及時(shí)、準(zhǔn)確的通信是執(zhí)行從后勤保障到目標(biāo)探測(cè)和攻擊等各種作戰(zhàn)任務(wù)的有機(jī)組成部分。

美軍在過去的作戰(zhàn)中當(dāng)戰(zhàn)場擴(kuò)大到超出傳統(tǒng)的視距范圍時(shí)，在分散部隊(duì)之間保持有效指揮和控制鏈路的能力捉襟見肘。

這種情況在"沙漠風(fēng)暴"行動(dòng)期間有所暴露，即地面部隊(duì)機(jī)動(dòng)范圍迅速超過了通信支援能力。

Milstar系統(tǒng)通過對(duì)戰(zhàn)術(shù)用戶提供靈活和抗干擾的通信支援，能解決現(xiàn)有通信系統(tǒng)效率低的諸多問題。

在MILSATCOM體系結(jié)構(gòu)中，優(yōu)先權(quán)或指揮層次不同，對(duì)軍事衛(wèi)星通信的需求分配有別。

優(yōu)先權(quán)最高的通信需求是"硬核心"(Hard Core)需求，主要保證國家指揮當(dāng)局對(duì)指揮執(zhí)行統(tǒng)一作戰(zhàn)計(jì)劃(SIOP)的部隊(duì)、部隊(duì)軍情上報(bào)、戰(zhàn)術(shù)預(yù)警和打擊評(píng)估(TW/AA) 和各總指揮員之間的通信需求。

體系結(jié)構(gòu)的第二層主要對(duì)戰(zhàn)區(qū)和應(yīng)急作戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)部隊(duì)提供通信支援,主要包括擴(kuò)大移動(dòng)用戶設(shè)備(MSE)的覆蓋范圍、空中任務(wù)命令(ATO)的生成和分發(fā)以及戰(zhàn)斧地面攻擊導(dǎo)彈(TLAM)任務(wù)數(shù)據(jù)更新(MDU)。

"通用"需求是對(duì)除戰(zhàn)爭以外(OOTW)的行動(dòng)提供通信支援，包括后勤供給、情報(bào)、禁毒和執(zhí)法行動(dòng)。

Milstar可滿足上述三種層次的通信需求。

MilstarⅠ在設(shè)計(jì)上顯然可支持打擊前、中、后整個(gè)作戰(zhàn)過程的硬核心需求，并在一次攻擊后的延長期內(nèi)星上的通信設(shè)備能自主工作。

為確保這種高度的抗毀能力，衛(wèi)星和通信有效載荷設(shè)計(jì)成能抗直接和間接的核攻擊，戰(zhàn)略終端設(shè)計(jì)成能在核環(huán)境下工作。

根據(jù)美國會(huì)的指示，Milstar ⅡMDR由于數(shù)據(jù)率較高，可控天線數(shù)量更多，因而支持核心需求的能力增強(qiáng)了，同時(shí)保持MilstarⅠLDR 的抗毀通信能力。

根據(jù)MilstarⅡ計(jì)劃研制的終端不要求在核環(huán)境下工作，因而可做得更小、更輕、造價(jià)更低廉。

由于LDR有效載荷幾乎相同，因而波形接入控制協(xié)議也相同。

LDR終端可通過Milstar Ⅰ或Ⅱ有效載荷，或通過任何可互通的EHF LDR有效載荷進(jìn)行通信。

Milstar的戰(zhàn)場應(yīng)用包括(1)擴(kuò)大移動(dòng)用戶設(shè)備(MSE)的通信距離MSE對(duì)陸軍軍和軍以下梯隊(duì)(ECB)提供保密的話音和數(shù)據(jù)通信，是陸軍地面部隊(duì)實(shí)施指揮控制的主要通信系統(tǒng)。

視距無線電臺(tái)用于連接MSE系統(tǒng)的各組成要素，從而實(shí)現(xiàn)從戰(zhàn)場作戰(zhàn)指揮中心到下屬戰(zhàn)斗無線電網(wǎng)電臺(tái)之間的連接。

在"沙漠風(fēng)暴"行動(dòng)期間，地面部隊(duì)的機(jī)動(dòng)速度迅速超過了視距無線電的覆蓋范圍，從而使美軍的地面部隊(duì)在實(shí)施地面作戰(zhàn)期間的關(guān)鍵時(shí)刻，失去了與上級(jí)指揮所的聯(lián)系。

Milstar系統(tǒng)投入使用后，部隊(duì)使用SMART-T終端將擴(kuò)大MSE的覆蓋范圍，為支持空地一體戰(zhàn)(ALO)戰(zhàn)斗管理方案提供所必需的超視距(BLOS)通信能力（見圖1:擴(kuò)大MSE的覆蓋范圍）zxjsjgp1.gif。

根據(jù)空地一體戰(zhàn)的原則，戰(zhàn)斗部隊(duì)將分散在整個(gè)作戰(zhàn)地區(qū)的"飛地"內(nèi)，中間隔著敵方部隊(duì)或不可控制的地區(qū)。

在這些地區(qū)外部，敵方部隊(duì)可能企圖干擾軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

為了對(duì)付這些干擾威脅，每個(gè)Milstar MDR有效載荷配有兩付具有自動(dòng)調(diào)零的點(diǎn)波束天線。

天線調(diào)零系統(tǒng)檢測(cè)干擾信號(hào)，正對(duì)干擾機(jī)方向的天線輻射圖調(diào)零，而無需地面分析或控制。

各種終端采用調(diào)零點(diǎn)波束傳輸，信號(hào)不受干擾的影響，從而實(shí)現(xiàn)安全通信。

根據(jù)空地一體戰(zhàn)的原則，機(jī)動(dòng)部隊(duì)的協(xié)同是關(guān)鍵問題，而且需要移動(dòng)終端。

為了滿足機(jī)動(dòng)性要求，SMART-T 終端裝在標(biāo)準(zhǔn)的高機(jī)動(dòng)多用途輪式車上，可迅速開通和拆收。

終端設(shè)計(jì)具有遙控功能，可實(shí)現(xiàn)無人管理操作。

在戰(zhàn)場環(huán)境極富變化時(shí)，通信需求的變化極快。

對(duì)地面部隊(duì)分配一種"虛擬衛(wèi)星"，可使通信規(guī)劃人員具有對(duì)動(dòng)態(tài)戰(zhàn)場通信需求迅速作出反應(yīng)的靈活性。

Milstar 用戶可以控制其"虛擬衛(wèi)星"資源，并使這些資源最適合于作戰(zhàn)需要。

一旦聯(lián)合特遣部隊(duì)指揮員將這些衛(wèi)星資源分配給相應(yīng)的地面部隊(duì)，通信規(guī)劃人員就可以制訂和實(shí)施通信計(jì)劃，而不需要與上級(jí)或戰(zhàn)區(qū)外或規(guī)劃中心協(xié)調(diào)。

(2)空中特遣命令傳送海軍和空軍部隊(duì)在作戰(zhàn)中飛機(jī)出動(dòng)的架次很多，并要求能夠?qū)嵤?zhǔn)確打擊。

每天的空中任務(wù)命令(ATO)包含作戰(zhàn)行動(dòng)所需要的打擊規(guī)劃和目標(biāo)信息。

聯(lián)合特遣部隊(duì)所屬空軍指揮員將空中任務(wù)命令發(fā)給旗艦、對(duì)空攻擊艦、防空作戰(zhàn)平臺(tái)和地面戰(zhàn)斗部隊(duì)。

在海灣戰(zhàn)爭"沙漠風(fēng)暴"行動(dòng)期間，由于缺乏衛(wèi)星通信能力和可互通的通信系統(tǒng)，美空軍仍依靠直升機(jī)和軍郵班機(jī)以及人工拷貝的方式，將空中任務(wù)命令傳送給海軍部隊(duì)，駐扎在利雅得聯(lián)合特遣部隊(duì)指揮員將空中作戰(zhàn)命令拷貝的復(fù)制品分發(fā)給各作戰(zhàn)部隊(duì)。

Milstar系統(tǒng)通過利用通用波形、通信協(xié)議和基帶接口，在不同的終端平臺(tái)之間提供前所未有的互通能力。

Milstar MDR為支持聯(lián)機(jī)空中任務(wù)命令的生成和分發(fā)，提供有效的通信能力，生成和分發(fā)時(shí)間由過去的幾小時(shí)縮短到幾分鐘，并增加了高度抗干擾和低截收概率的鏈路（見圖2:空中任務(wù)命令的生成和分發(fā)）zxjsjgp2.gif。

(3)總指揮員互連網(wǎng)在全球態(tài)勢(shì)變化多端的情況下，迅速評(píng)估正在形成的危機(jī)和有效地協(xié)調(diào)部隊(duì)，要求在國家指揮當(dāng)局和戰(zhàn)區(qū)總指揮員之間提供可靠的通信。

高級(jí)指揮員之間互連網(wǎng)通過Milstar LDR，在全球范圍提供保密、抗干擾通信。

Milstar的特性包括交叉鏈路、抗干擾/低截收概率、可互通的話音和數(shù)據(jù)基帶設(shè)備和高度抗毀的有效載荷等，可確保危急期間提供這種通信能力(見圖3: 高級(jí)指揮員之間Milstar互連網(wǎng))zxjsjgp3.gif。

3.極高頻衛(wèi)星通信技術(shù)趨勢(shì)(1)新的特點(diǎn)極高頻軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，總體要求應(yīng)能滿足常規(guī)戰(zhàn)爭和核戰(zhàn)爭的需要，因此呈現(xiàn)出下列主要特點(diǎn):·抗毀性:對(duì)衛(wèi)星星體和有效載荷采用加固措施，以增強(qiáng)抗摧毀、抗破壞能力，保證衛(wèi)星在軌持久運(yùn)行；·星上處理:包括基帶處理和傳輸信號(hào)處理，如調(diào)制解調(diào)，變換跳頻波形等；·星際鏈路:極高頻衛(wèi)星和低軌道衛(wèi)星之間建立交叉線路，增強(qiáng)系統(tǒng)冗余度和地面終端機(jī)動(dòng)性。

(2)衛(wèi)星系統(tǒng)和終端設(shè)備加速數(shù)字化數(shù)字傳輸和數(shù)字技術(shù)將迅速發(fā)展，其原因在于軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)日益要求抗干擾和抗截收，以適應(yīng)準(zhǔn)確、可靠和保密通信的需要。

采用數(shù)字處理技術(shù)可以提供許多抗截收、抗干擾和抗衰落的傳輸手段。

如跳頻、前向糾錯(cuò)碼和隔行掃描等。

采用數(shù)字調(diào)制方式可適合許多信道和設(shè)備特性，例如在衛(wèi)星地地球站中常常出現(xiàn)的非線性、互調(diào)產(chǎn)物等。

采用數(shù)字技術(shù)還適合于機(jī)內(nèi)測(cè)試，可進(jìn)行靈活的信道多路連接，實(shí)現(xiàn)回波抵消或話音插入技術(shù)等復(fù)雜的信號(hào)處理方式。

(3)開發(fā)更高頻段和多頻段共用未來的軍事衛(wèi)星系統(tǒng)向更高的EHF頻段拓展。

采用EHF頻段有很多現(xiàn)有其它頻段無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，一是擴(kuò)大EHF頻段的容量，大大減輕現(xiàn)有頻譜擁擠現(xiàn)象；二是EHF的波束窄，可減少受核爆炸影響出現(xiàn)的信號(hào)閃爍和衰落，抗干擾和抗截收能力強(qiáng)。

三是EHF 頻段系統(tǒng)使用的部件尺寸和重量都可大大縮小和減輕。

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