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日本研究同温层平台无线通信系统 信息产业部电子第十研究所罗巧云 一、引言 通信工程j|iIi希望覆盖范围较宽的无线通信系统具有如下特性：传输损耗低、多径衰减小 且可提供各种通信服务。地域无线通信系统覆盖范围宽，如蜂窝系统的传播损耗低，但由多 径衰减引起的频率选择性衰减非常严重，而在卫星通信中，她球站与卫星问的通信链路为视 距，但卫星与地面站的距离较远，由此引进的传播损耗非常大。鉴于这些不足之处促使人们 研究其它类型的通信平台。海拔为10～50km的同温层的空气流是平稳的，因此可向同温层 发射飞艇，使其长时间地停留在菜一位置，把这种飞艇称为同温层平台(SPF)，可作为通 信和广播中继器或交换中心、环境观测的远程传感器或监视器等等。 美国天空站国际公司建议固定无线通信系统(47／48 (2 GHz)采用长度为150111、驻留于22km高空的飞艇。 开始研究利用飞艇的同温层平台，该同温层平台的工作高度为20km，能携带通信、广播和 环境监测任务有效载荷。该项工程的重点是研究和发展飞艇和平台载任务有效载荷的关键技 术，之后把这些技术用于计划在5年内发射到同温层的概念验证演示型同温层平台。 二、日本目前在飞艇方面的研究与发展活动 经折衷考虑，认为20～22km的高度适用于飞艇，根据日本气象局提供的数据，冬季这一高 度的风速在30 rn／s的风，应采用电 m／s以上，但在其它季节比较平静。要保持平台迎着30 机驱动的200 m长的飞艇，电能来自于飞艇表面的太阳能电池板。表1列出了可行性研究得 到的飞艇的参数。 表1飞艇的技术参黝工作环境 ’ 参 数 预 期 值 高度 2m也2l姗 最大抗风速度 30reds 温度 -s6．5℃ 光强 1．26kW／m1 长度 245m 重量 32 000崦 推进方式 电机驱动的推进器 ·76· 飞艇的外壳为椭圆形半刚性结构，下部为龙骨结构，通过垂曲线和绳子用几个内部氮气 包把龙骨托起。采用这种结构，即使一个或多个氮气包发生泄漏，飞艇也是安全的。必须把 平台载任务有效载荷和推进器安装在外壳底部的龙骨结构上．必须控制飞艇的取向，保持其 P 正面向上并迎着风运动，使其相对地面的速度为O m／s。因此，必须在飞艇上安装几个G S接收天线。飞艇的寿命周期必须超过l0年，在其寿命周期内，要返回地面维修厂，检修 几次。飞艇的电能，包括平台任务有效载荷的电源都来自太阳能电池，白天产生几百Kw的 能量，存储在平台的燃料电池中，供夜间使用。 虽然上述技术指标是飞艇来来运行时的技术指标，概念验证模型将小一点，最大抗风速 0 50 0m／s 度设计为2 m／s，因此飞艇的长度大约为1 m。对冬季以外的短期试验来说，2 足够了。 将在1年的时间内把概念验证模型发射到同温层，然后返回地面，这样几次，获得发射 和着陆方面的经验并改变各种实验的任务有效载荷。由于在发射试验模型时，不可能有轻型 燃料电池，因此，将在白天或采用锂电池进行概念验证试验。