低轨卫星Q/V/Ka频段宽带通信载荷样机研制与接入试验

20231221

信息传输、软件和信息技术服务业

轻量化Q/V频段馈电天线：重量：≤4.6kg；带宽：≥5GHz；天线性能：发射增益≥40.5dBi；接收增益≥42dBi。 Ka频段多波束相控阵天线：最大可动扫描波束数量：8个；波束扫描范围：±50°；用户波束带宽：≥300MHz；用户波束EIRP：≥33dBW；用户波束G/T值：≥-4.5dB/K。 数字处理单元：具备柔性转发能力，DTP处理波束带宽：300MHz；子带带宽：≤2MHz；符号速率：≥300Msps；调制方式：QPSK、8PSK、16APSK。 快速多址接入：支持稀疏码多址接入；接入时延：≤60ms；接入成功率：≥99%。 路由交换：交换容量：≥20Gbps；路由收敛时间：≤20s。 2023年7月23号，银河航天“灵犀03星”成功发射入轨，卫星配置Q/V/Ka频段毫米波多波束数字转发载荷。北京科委课题支持开展的“DTP数字处理单元+Ka相控阵天线+Q/V低剖面馈电天线”技术研发，为该卫星研制提供了核心关键技术基础和有力支撑。形成的通信载荷核心产品已配套国家卫星互联网工程建设任务，并基于自研的国内首颗可堆叠平板式卫星开展在轨验证，奠定低轨宽带通信卫星量产研制的技术基础。

科技成果转化拟合作的制造商和应用商需求如下： 1）资金： 研发阶段：需要资金支持载荷技术的研发，原型测试，以及封装技术的研发等，预计需要5000万-1亿元人民币，包括原型开发、测试和迭代。 生产阶段：建立生产线、购买原材料和组件、生产流程的优化和标准化，基于生产规模，预计每个载荷的生产成本在500万-2000万元之间。 营销与销售：市场推广、客户关系管理、售后支持和服务等，预计初步市场推广和客户关系管理需要投入1000万-5000万元。 2）场地： 研发实验室：具有先进的射频和信号处理实验设备的场所，至少需要2000平方米的现代化实验室。 生产工厂：满足生产线规模和质量控制需求的工厂，10000-50000平方米，取决于生产规模。 测试中心：用于地面测试和验证的场地，这可能包括真空测试、振动测试和热测试等，2500平方米，包括各种测试室和设施。 办公场所：为研发、管理和销售团队提供的办公空间，5000平方米，为研发、管理和销售团队提供的办公空间。 3）设备： 研发阶段：射频和微波测试仪器、信号处理和仿真设备、原型制造设备等，射频和微波测试仪器等设备，预算约为1000万-3000万元。 生产阶段：生产线所需的装配和测试设备、质量检测设备，生产线所需装备预算为5000万-1亿元人民币。 测试阶段：包括但不限于震动台、热真空室、射频测试仪等，震动台、热真空室等测试设备，预算约为500万-1500万元。 4）人员： 技术研发：拥有射频、微波、信号处理等相关背景的研发工程师，需要20-50名研发工程师。 生产管理：具有卫星生产和质量控制经验的生产团队，需要100-300人的生产团队，包括技术员、工程师和质检人员。 市场与销售：懂得卫星通信行业并具备市场推广和客户关系管理经验的团队，需要20-40人的市场和销售团队。 后勤支持：包括行政、人力资源、财务等职能部门，需要30-60人，包括行政、人力资源、财务等。 培训与知识传递：专家和培训师，能够向客户和合作伙伴传授相关技术知识，需要5-10名培训师。 拟合作方需要明确他们在以上各方面的实际能力和贡献，双方应该进行深入的沟通，确保各方面的资源和需求都得到满足，确保科技成果的成功转化。

可国（境）内外转让

依托科技成果转化带动的卫星互联网的建设将会提供更加经济实惠的全球交互性服务，向偏远地区提供服务和数据将带来明确的市场机会。飞机、邮轮上的上网服务、私人专属网络、远程医疗、远程教育、电子政务，以及为偏远地区提供上网服务等，这将会为个人服务带来质的提升。此外，卫星互联网与地面通信网络相融合，可以用非常合理的成本提供大规模网络数据传输服务，也是新兴的IoT/ M2M（物联网）市场的解决方案和新的机会，在我国5G产业已具备领先的情况下，与国际上近似同步，抢占6G国际领域的前沿，参与国际市场竞争。有效融合卫星通信与地面通信，并实现市场共享，是实现6G空天地海融合网络与泛在通信的有效可行途径。其中，QV频段天线载荷按一期200颗星算，每颗星搭载载荷天线按100万估算，可以带来约2个亿的产值；Ka频段相控阵天线载荷按一期100颗星，每颗星搭载2发2收相控阵天线约400万估算，可以带来4个亿的产值。 经济效益： 市场潜力：随着全球对于高速互联网接入的需求增加，低轨宽带卫星通信提供了一种能够覆盖偏远地区和难以通信的地方的解决方案。预期在未来几年内，这个市场的价值会以数十亿美元来衡量。预计到2028年，全球低轨宽带卫星通信市场规模将达到300亿美元。 创造就业：从研发、制造到营销和服务，整个低轨宽带卫星通信产业链会创造大量的就业机会。预计在全球范围内，低轨宽带卫星通信产业将为超过100,000人提供就业机会。 产业链推动：天线生产商、卫星制造商、地面站提供商等都会从中受益。此外，新的业务模型和应用（如卫星云服务、边缘计算等）也会因此得到发展。与卫星通信相关的供应链和服务业，如天线制造、地面站建设等，预计增长率在接下来的5年内为20%。 ROI (投资回报率)：初步投资虽然巨大，但考虑到低轨宽带卫星通信的市场潜力和长期运营效益，投资回报预期是积极的。初步投资的ROI预期在5年内为150%。 社会效益： 全球互联网覆盖：低轨宽带卫星通信能够为偏远地区和发展中国家提供高速互联网服务，这有助于缩小数字鸿沟。预计到2025年，通过低轨宽带卫星通信，新增10亿人口将获得高速互联网接入。 教育机会：远程地区的学校和学生可以获得高质量的在线教育资源。在偏远地区，预计1000万学生将因低轨宽带卫星通信获得在线教育资源。 医疗服务提升：远程医疗和在线健康咨询为偏远地区的人们提供了更好的医疗服务。预计500万人将受益于远程医疗服务。 灾难响应：在自然灾害或其他紧急情况下，低轨卫星可以提供关键的通信基础设施，支持救援和恢复工作。 环境监测：低轨卫星可用于气候变化监测、森林火灾侦查、海洋监测等，帮助全球应对环境问题。 推动技术创新：低轨卫星技术的发展和应用会推动相关的技术和产业创新，如新型通信技术、轨道部署策略等。 文化与信息交流：高速的全球通信网络有助于文化、信息和知识的交流，促进世界各地的人们更紧密地联系在一起。 综上所述，低轨宽带卫星通信载荷的科技成果转化不仅带来巨大的经济效益，而且在社会发展、教育、医疗、环境等多个领域都有显著的正面影响。

新一代信息通信技术创新 (卡脖子)

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

科技成果来源于北京市新一代信息通信技术创新（卡脖子）项目，项目名称：低轨卫星 Q／V／Ka 频段宽带通信载荷样机研制与接入试验。在项目支持下，由银河航天（北京）科技有限公司、北京睿信丰科技有限公司、北京邮电大学、昆宇蓝程（北京）科技有限责任公司基于实验室完成关键技术攻关和样机研制，并开展卫星在轨试验。在低轨卫星宽带通信技术领域已攻克Q/V/Ka天线载荷关键核心技术，2023年7月，自主研制并发射了国内首个Q/V/Ka频段低轨平板宽带通信试验卫星。突破低旁瓣多波束天线设计，数字化灵活波束覆盖，自适应波束功率分配等核心技术，通过稀疏阵技术、降低布阵单元数和副瓣水平，实现混合多波束形成和宽角扫描，提升通信容量、带宽和通信质量，支持波束灵活配置和协同。实现卫星工作频率、带宽、信号强度、覆盖范围等性能参数的可灵活定义。突破多功能集成芯片、SIP TR组件和高效散热等技术难题，完成低轨星座网络路由和信息的传输协议设计和验证。形成指标先进、工程实用的下一代卫星宽带通信载荷核心产品，包括轻量化低剖面Q/V频段天线、Ka频段多波束相控阵天线、超宽带星上处理和大容量路由交换的通信基带组件核心产品，有效解决现有低轨卫星面临的星上载荷技术不成熟、功能性能指标难以满足低轨卫星互联网系统建设的“卡脖子”问题。形成的通信载荷核心产品已配套国家卫星互联网工程建设任务，并基于自研的国内首颗可堆叠平板式卫星开展在轨验证，奠定低轨宽带通信卫星量产研制的技术基础。上述成果可有效支持和适用低轨卫星互联网高容量、多用户、大规模星座组网的宽带接入服务应用场景。