波束成形天线

        波束成形天线（也称为相控阵或波束控制天线）利用一系列天线元 件，允许以电子方式而不是机械方式控制天线束。这允许信号从正 确的方向发射或接收。对于飞机和卫星等非固定系统来说，这是一 个重要的优势。此外，还可以调整辐射图，使天线在一个或多个方 向发送或接收，或者在一个特定方向上接收更多信息或发射更多能 量。因为它们是电子控制的，波束形成天线不那么脆弱，不需要机械维护。

      NLR 专门开发相控阵天线、其单独的天线元件和控制阵列的波束形成器。对于各种航空航天应用，NLR 开发天线或天线系统和系统架构。 “ 此外，我们还制定了天线的要求， ”皇家 NLR 的高级工程师Jacob Verpoorte 说。 “ 用于卫星和飞机等特定应用中的 技术，以及该系统所处的环境。在这些工作中， NLR   着眼于环境因素，如卫星或飞机必须应对的振动、压   力和温度水平，以及信号的传播—— 它们是如何前进   和移动的。然后可能会发生建筑物对大气的阻尼或反   射。 NLR 可以贯穿整个过程，从设计到现场测试和鉴定，这是非常独特的！ ”

      发展

        波束形成最重要的应用是航空市场，但它也对必 须跟随卫星的地面站发挥着重要作用。电子控制也将

在相互通信的卫星星座中发挥重要作用：卫星间链路。

        互联网信号目前是通过移动通信的传输桅杆发送 的，但随着波束形成可能发挥重要作用的卫星星座的

出现，每个人都可以从世界任何地方直接访问互联网。即使是在地球上最不容易到达的地方。

        NLR 在各种合作团体中进行多学科研究。示例包括：

      光束形成

        用于传输信号的波束形成器可以用 RF  电子器件控制，也可以使用光学芯片：  光学波束形成网络（OBFN-Optical Beam Forming Network）。在光学领域，使用光束形成是创新和高效的，因为可以用小芯片进行大   量处理。为此， NLR 正与 Lionix International 合作，后 者是定制光学微系统解决方案的供应商和设计师。使用光学元件将确保光束形成在未来更便宜、更不复杂。

        对于欧洲 SANDRA 项目，NLR 与多个合作伙伴合 作，开发了一种具有光束形成功能的 Ku 波段天线：飞

机上的一种天线，与卫星通信，   以改善飞机上的通信。后续工作—— 将天线集成到飞机机身中—— 将在

ACASIAS 项目中解决。

        集成到飞机中

        欧洲 ACASIAS 项目将通过提高飞机的空气动力学性能来降低飞机的能源消耗。作为其中的一部分，NLR 将与 GKN Fokker 合作，研究通过添加功能来使用机身部件的更智能方法，例如内置波束形成天线。NLR 内部已经掌握了有关结构设计以及飞机、空气动 力学和热力学中复合材料结构的必要知识。  NLR 关于 开发卫星冷却系统的知识也将用于冷却天线系统以及分析和建模。

     集成到无人机的机翼中

        Verpoortet 说： “ 飞机的机身上布满了天线。   ”， “但对通信和导航天线的需求一直在增长，   因为无线  应用越来越多，也越来越广泛。想想越来越多的人拥有自己的个人通信设备，例如，   改进的导航或物联网，在物联网中，设备连接到网络，可以通过网络交 换数据合理的需求意味着平台上需要更多的天线。因 此，研究如何组合天线是很有趣的，因为它可以提供 更多的空间和更好的覆盖，以及发送和接收更多的容量。 ”

        在 ISABELLE 项目中， 天线被集成到飞机的一个传统上不用于天线的部分： 机翼。

        “这里的挑战是使天线和波束成形更加紧凑， ”  Verpoortet 说， “ 这样它占用的空间更小，更不容易受 到攻击，   而且更可靠， 价格更低。 ” 集成将在翼展为 4 米的无人机中完成。该项目还将为自主飞行提供重要    见解，例如无人机之间的通信和超视距作战， 即使没    有直接的视觉接触，   也需要通信。 “ 飞机和卫星对通    信和导航天线的需求越来越大。电子转向天线比机械转向天线更适合这种情况。

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                                                             注： 信息来自网络。 NLR 是荷兰皇家航空航天中心

                                                                                                      杨超凡          2023.12.24