1 頻段
頻段 | 頻率范圍 | 技術特點 | 典型應用 | 優勢 | 局限性 | 最新進展 |
L 頻段 | 1-2 GHz | 波長較長,穿透能力強,受天氣影響小,帶寬較窄(<100 MHz)。 | 衛星導航(北斗 / GPS)、海事通信(Inmarsat 終端)、應急通信(背負式設備)。 | 環境適應性強,適合復雜場景。 | 帶寬有限,難以支持高速率業務。 | 中國衛通移動終端應用于災區應急通信,支持快速對星。 |
S 頻段 | 2-4 GHz | 頻段資源緊張,帶寬較窄(約 200 MHz),抗干擾能力較強。 | 航空通信(飛機數據傳輸)、氣象衛星(云圖傳輸)、低軌衛星(銥星部分鏈路)。 | 設備體積小,適合移動平臺集成。 | 頻譜資源稀缺,容量受限。 | 低軌星座(如 OneWeb)探索 S 頻段與其他頻段融合組網。 |
C 頻段 | 上行 5.925-6.425 GHz下行 3.7-4.2 GHz | 抗雨衰能力強,覆蓋廣,帶寬約 500 MHz,天線口徑較大(≥1.8 米)。 | 衛星電視廣播(中星 6B)、企業專網、遠洋船舶通信(海星通基礎版)。 | 穩定性高,受天氣影響小。 | 與地面微波存在頻率協調問題,軌位資源緊張。 | 中國衛通優化 C 頻段終端,支持沿海地區穩定通信。 |
X 頻段 | 上行 7.9-8.4 GHz下行 7.25-7.75 GHz | 穿透性強,抗干擾能力突出,帶寬約 500 MHz,適合高速數據傳輸。 | 軍事通信(美軍 WGS 系統)、遙感衛星圖像回傳(高分三號)、氣象雷達。 | 高保密、高可靠性,適合戰術場景。 | 設備成本較高,民用市場應用較少。 | 中國遙感衛星采用 X 頻段實現 1Gbps 級圖像傳輸,技術成熟化。 |
Ku 頻段 | 上行 14-14.5 GHz下行 10.7-12.75 GHz | 天線口徑較小(0.6-1.2 米),帶寬約 2 GHz,雨衰較明顯(中雨影響信號)。 | 直播電視(戶戶通機頂盒)、偏遠地區寬帶(VSAT)、動中通(車載 / 船載終端)。 | 性價比高,設備小型化,適合移動場景。 | 雨衰影響顯著,需部署功率補償技術。 | WRC-23 新增 12.75-13.25 GHz 頻段用于動中通,緩解頻譜壓力。 |
Ka 頻段 | 上行 27.5-31 GHz下行 17.7-21.2 GHz | 支持高通量衛星(HTS),帶寬≥3.5 GHz,單星容量超 100 Gbps,雨衰嚴重(暴雨衰減 10 dB+)。 | 高速互聯網(星鏈、中國衛通航空寬帶)、無人機應急基站、航空 Wi-Fi。 | 超高帶寬,支持多波束組網,設備輕量化。 | 雨衰問題突出,需相控陣天線和自適應編碼(ACM)。 | 中國衛通 Ka 頻段終端實現 40 Mbps 移動速率,星鏈第二代衛星優化 Ka 頻段性能。 |
Q/V 頻段 | Q:37-42 GHzV:48-50 GHz | 帶寬超 10 GHz,適合 Tbps 級容量,大氣吸收和雨衰極嚴重。 | 試驗性超大容量通信(實踐二十號衛星驗證)、未來低軌衛星高頻段組網。 | 頻譜資源豐富,支撐下一代衛星通信。 | 技術成熟度低,設備成本極高,需攻克雨衰難題。 | WRC-27 計劃研究 Q/V 頻段公平使用規則,推動 1 Tbps 級衛星技術研發。 |
特殊頻段 | UHF(300 MHz-1 GHz)K 頻段(18-27 GHz) | UHF:低速率、長距離,適合物聯網;K 頻段:大氣吸收窗口窄,用于深空探測。 | UHF:衛星物聯網(鴻雁星座)、應急對講機;K 頻段:地月通信(中國三星星座)。 | UHF:低功耗、廣覆蓋;K 頻段:適合超遠距離星間鏈路。 | UHF:帶寬極低;K 頻段:大氣衰減顯著,僅限特定場景。 | 鴻雁星座部署 UHF 頻段終端,實現全球物聯;地月通信驗證 K 頻段 117 萬公里傳輸。 |
2 軸比
(三)提高通信容量和質量
在現代通信系統中,為了提高頻譜利用率,常采用極化復用技術,即利用兩種正交極化方式同時傳輸不同的信號。軸比小的相控陣天線能夠更好地實現極化隔離,減少不同極化信號之間的串擾,從而提高通信容量和質量。在 5G 通信和衛星通信融合的場景中,通過優化相控陣天線的軸比,可實現更高密度的極化復用,提升系統的整體性能。
(四)提升雷達探測性能
對于雷達系統而言,軸比影響著雷達對目標的檢測和識別能力。圓極化雷達能夠有效抑制雨雜波、箔條干擾等非相干散射干擾,軸比越小,雷達對目標的檢測靈敏度越高,目標識別精度也越好。例如,在氣象雷達中,采用低軸比的相控陣天線,可更準確地探測降水粒子的特性,提高氣象預報的準確性。
綜上所述,相控陣軸比作為衡量天線極化性能的關鍵指標,對通信和雷達系統的性能提升具有重要意義。在實際工程應用中,通過優化相控陣天線的設計和參數調整,降低軸比,能夠有效提高系統的可靠性、抗干擾能力和通信容量,滿足現代電子信息系統日益增長的性能需求。
3 ERIP
4 G/T值
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平衡性能與成本
相控陣天線的增益與陣元數量正相關,但會增加功耗和成本。G/T 值作為綜合指標,幫助設計者在性能與資源之間找到平衡點。例如,星鏈衛星通過優化 G/T 值,在有限載荷下實現全球覆蓋621。
三、典型應用場景與指標
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衛星通信地面站
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C 頻段:G/T 值通常為 - 5 至 + 1 dB/K,天線口徑≥1.8 米,適用于遠距離國際通信。
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Ku 頻段:G/T 值 - 2 至 + 8 dB/K,天線口徑可小于 1 米,適用于國內業務。
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Ka 頻段:高通量衛星(HTS)通過相控陣技術提升 G/T 值,支撐單波束數十 Gbps 傳輸速率17。
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軍事雷達系統
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有源相控陣雷達(如美軍 AN/SPY-1D)通過 G/T 值動態分配,可同時跟蹤數百個目標,并對高威脅目標分配更高功率,提升探測精度和抗干擾能力623。
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5G/6G 移動通信
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毫米波基站的大規模相控陣通過高 G/T 值實現超高速率,例如華為 5G 毫米波基站 G/T 值可達 30 dBW 以上,支持工廠、場館等高密度場景的 10 Gbps 級連接
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5?垣信衛星與中國星網
垣信衛星與中國星網在性質定位、技術路線、應用場景等方面存在顯著差異,以下從六個維度展開解析:
### 一、企業性質與戰略定位
1. **中國星網**
- **國家級戰略主體**:成立于2021年,是由國務院國資委管理的央企,定位為國家衛星互聯網建設的“主力軍”,承擔構建全球低軌通信網絡的核心任務。其GW星座計劃發射近1.3萬顆衛星,覆蓋全球,服務于國家通信安全、軍事應用及6G空天一體網絡建設。
- **資源整合能力**:整合航天科技、航天科工等國有資源,擁有頻譜資源分配的優先話語權,并與地方政府合作打造產業集群(如雄安新區、上海浦東)。
2. **垣信衛星**
- **地方國企與市場化運營**:成立于2018年,實際控制人為上海市國資委,負責“千帆星座”(G60星鏈)的商業化運營。其定位為全球低軌衛星互聯網服務提供商,目標是通過1.5萬顆衛星實現全球覆蓋,側重商業應用與海外市場拓展。
- **區域協同模式**:由上海松江區牽頭,聯合長三角G60科創走廊九城市共建,強調產業鏈本地化(如格思航天的衛星制造)和國際合作(如與巴西、馬來西亞的合作)。
### 二、星座規劃與技術路線
1. **中國星網(GW星座)**
- **技術路線**:采用高通量衛星技術,支持多載荷集成(如寬帶通信、激光通信、合成孔徑雷達),軌道高度分為500公里以下(GW-A59)和1145公里(GW-2)兩個子星座,使用Q/V高頻段以提升頻譜效率。
- **發射能力**:依托長征五號乙火箭的大運力(LEO運力超25噸),實現“一箭十星”批量組網,計劃2029年建成。
2. **垣信衛星(千帆星座)**
- **技術路線**:采用平板式高通量衛星設計,支持手機直連和多業務融合(如物聯網、智慧農業),軌道高度約600公里,使用Ku、Q/V頻段。其衛星通過堆疊技術實現“一箭18星”發射,單星成本降至傳統方案的1/10。
- **分階段實施**:一期648顆衛星提供區域覆蓋(2025年),二期1296顆實現全球覆蓋(2027年),三期超1.5萬顆支持多元業務融合(2030年)。
### 三、應用場景與市場布局
1. **中國星網**
- **戰略與行業應用**:重點服務于國家通信安全、軍事偵察、海洋監測等領域,同時支持航海、航空、氣象等行業需求。例如,與重慶合作推動北斗規模應用,建設國家時空大數據中心。
- **國內主導**:初期以國內市場為主,通過與移動、聯通等運營商合作,構建空天地一體化網絡,為5G/6G提供補充。
2. **垣信衛星**
- **商業化與全球化**:聚焦民用和行業市場,如智慧農業、應急救災、低空經濟等,并積極拓展海外市場。例如,與巴西TELEBRAS合作提供寬帶接入服務,計劃2026年在巴西落地商用。
- **區域覆蓋優先**:首期重點覆蓋中國、東南亞及“一帶一路”國家,通過區域運營中心和信關站網絡實現快速服務落地。
### 四、頻譜資源與國際競爭
1. **中國星網**
- **國家統籌頻譜資源**:代表國家參與國際電信聯盟(ITU)的頻軌資源分配,申報的GW星座包含12992顆衛星,頻譜資源覆蓋Ka、Q/V頻段。其戰略目標是通過“先到先得”原則搶占低軌資源,避免被國際巨頭擠壓。
2. **垣信衛星**
- **商業化頻譜協調**:在工信部指導下,與國際衛星操作單位進行頻率協調,獲得Ku、Q/V頻段許可。其頻譜資源布局更側重商業應用,例如與MEASAT合作開發Q/V頻段雨衰落技術。
### 五、產業鏈整合與合作伙伴
1. **中國星網**
- **央企協同模式**:聯合航天科技、航天科工等國企,整合衛星制造、火箭發射、地面設備等全產業鏈資源。例如,航天科技五院負責衛星研制,長五乙火箭承擔發射任務。 - **產學研合作**:與清華大學、北京航空航天大學等高校合作研發6G融合技術,并成立中國空天信息和衛星互聯網創新聯盟。
2. **垣信衛星**
- **地方產業鏈集群**:以上海松江為核心,構建衛星制造(格思航天)、載荷研發(上海瀚訊)、終端生產(華為)的本地化產業鏈。例如,格思航天的G60衛星數字工廠年產能達300顆衛星。
- **國際商業合作**:與海外企業建立技術聯盟,如與馬來西亞MEASAT合作開發終端直通技術,與巴西TELEBRAS共建地面站網絡。
### 六、發展目標與挑戰
1. **中國星網**
- **長期目標**:到2035年完成全部衛星部署,建成覆蓋全球的“國網”星座,成為全球低軌衛星互聯網的規則制定者。其核心挑戰是平衡國家戰略需求與市場化運營效率,以及應對SpaceX等國際巨頭的競爭壓力。
2. **垣信衛星**
- **商業化突破**:計劃2025年啟動全球商用服務,目標是在3-5年內實現用戶規模和市場份額的快速增長。其挑戰包括降低終端成本(如萬元級相控陣天線)、優化海外市場合規性,以及應對國際頻譜資源爭奪。
### 總結
中國星網與垣信衛星分別代表了中國衛星互聯網發展的“國家隊”與“地方軍”兩種路徑:前者以國家戰略為核心,注重技術自主性和全球資源爭奪;后者以商業化為導向,通過區域協同和國際合作快速落地服務。兩者在頻譜資源、技術路線、應用場景上形成互補,共同推動中國在全球低軌衛星領域的競爭力。未來,隨著6G時代的臨近,雙方在空天地一體化網絡中的角色分工將進一步明確,中國星網側重基礎設施和戰略保障,垣信衛星則聚焦民用市場與全球化運營。