面向空临地的毫米波高速传输系统

The millimeter wave high-speed transmission system is the core technology for realizing the high-speed dynamic interconnection of spatial information networks, which is of great significance to China's national defense construction and economic development. The project focuses on meeting the transmission requirements of future massive data, and solves the problem of high-speed transmission technology in various scenarios such as aviation, adjacent spacecraft, and low-orbit satellite-to-ground communication, and studies the rate of 100 Gbps (two-way) in indoor scenes; Ultra-high-speed wireless transmission technology with a rate of 10 Gbps (two-way) and a transmission distance of more than 30 km (space-to-Earth); key breakthroughs in high-rate and high-spectrum and high-power amplification, millimeter-wave monolithic integrated SOC chip, high gain Key technical issues such as millimeter-wave duplex antennas, complete the development of ultra-high-speed wireless transmission prototypes, and demonstrate the demonstration of laboratory environment and the demonstration of the field environment in the E-band (71-76 GHz, 81-86 GHz) for spatial information. The key technology of network high-speed satellite transmission reserve realizes the application verification of key technologies for spatial information acquisition, transmission and processing in networked scenarios.

毫米波高速传输系统是实现空间信息网络高速动态互联的核心技术，对我国国防建设和经济发展有重大意义。本项目着眼于满足未来海量数据的传输需求，解决航空、邻近空间飞行器、低轨道卫星对地通信等多种场景中高速传输技术问题，研究室内场景下速率100 Gbps（双向）；室外空地场景下速率10 Gbps（双向）、传输距离超过30公里（空对地）的超高速无线传输技术；重点突破高速率高谱效及编译码、高功率放大合成，毫米波单片集成SOC芯片、高增益毫米波双工天线等关键技术问题，完成超高速无线传输样机研制，并基于E波段（71-76 GHz, 81-86 GHz）实现实验室内环境演示验证以及外场空地环境演示验证，为空间信息网络高速星地传输储备关键技术，实现网络化场景下空间信息获取、传输与处理关键技术的应用验证。

空天地一体化信息网络是国家经济与国防现代化的信息化基础设施，同时已成为5G及6G发展的共识和核心方向之一。要实现空天地一体化、全球覆盖，满足信息量爆炸式增长背景下的高速数据传输，急需解决空天地一体化信息网络的超大容量传输瓶颈。.项目开展了高集成度毫米波射频芯片、高集成毫米波射频前端等研究，突破了高性能单片毫米波MMIC高精度设计等关键技术。开发了高集成度全固态单片集成电路收发机SOC芯片。研究了高集成度射频收发信机，实现中频电路，射频芯片，锁相环、供电控制功能单元SWaP集成。开展了E波段宽带高效率GaN MMIC功率放大器和负载调制架构的宽带、高功率回退范围和高效率Doherty功率放大器研究。.开展了伺服系统与天线方案设计，包括天线、系统机械结构和转台伺服控制系统的设计方案，以及功能要求、技术指标、机械结构方案、伺服控制系统框图、工作原理和系统组成，以及各个功能的实现方法、通讯接口方法以及软件的设计方法等。.为了10Gbps满足远距离通信，开展了E波段高效率功率合成技术的研究，采用空气波导的形式，降低介质及辐射损耗，研制了基于矩形波导E面T型结的双路功率合成结构以及“同轴-径向波导-矩形波导”的20路功率合成结构，实现了E波段输出功率大于37 dBm的功率模组。.基于71-86GHz毫米波可用带宽达10 GHz，需实现双向100 Gbps通信，项目开展了高速高效的并行编码技术、并行同步技术、单载波调制与均衡技术、高速通信光纤通信与接口技术、等符号采样技术研究；开展了毫米波系统基带部分算法研究，满足速率的同时结合了资源的特点进行了算法设计，使得系统能够稳定高效工作。给出了发射机的实现框图，开展了单流总体速率计算，推导了毫米波信道单载波波形理论公式，理清了各部分与算法实现的关系，以及处理方法，研究了线性滤波器的实现。搭建了验证的硬件平台，测试和分析了实验数据和实现效果。