基于5G通信的空間站艙內電磁環境分析

左文成，趙子文，徐至江，譚康伯

(西安電子科技大學 電子工程學院，陜西 西安 710071)

隨著航天技術的不斷發展，空間飛行器內部的系統構成愈加復雜，其內部密布的電子器件和傳輸線纜不僅縮減了艙內空余空間，還增加了飛行器的質量[1-2]。為了減少有線互連的限制，將無線通信技術用于艙內通信和數據傳輸已成為相關領域的研究重點。

傳統的射頻無線通信技術不能滿足艙內中高速率通信、近距離組網高穩定性的技術要求[3-5]。超寬帶射頻系統[6-9]可提供良好的艙內通信質量，其具有的大帶寬和高容量等特點使其使適用于短距艙內通信。對于存在復雜多徑效應的艙內環境，超寬帶射頻系統能夠實現高速、穩定的無線數據傳輸。近年來，5G技術所具有的高帶寬、低延遲、組網靈活和高安全性等優勢不斷擴展其應用場景。在5G時代，將有望實現多目標的全空間互聯[10-12]。在衛星與5G技術融合的進程中，已經進行了一些前期研究。文獻[13]分析了5G通信環境的發展情況，并對干擾和共存問題進行了調研。文獻[14]討論了5G通信與低軌道衛星組網時的下行同步技術。文獻[8]中討論了星內通信的信道特征。由于空間飛行器艙內集成了較多的設備，因此形成了狹小的密閉空間。在此結構內，加載5G超寬帶射頻通信系統會形成特有的艙內電磁環境[15-16]。對于該電磁環境的分析將有助于更好地了解5G系統對艙內功能設備系統兼容性的影響。

本文以一款小型化的對數周期天線(Log Periodic Dipole Antenna，LPDA)為電磁環境檢測天線，針對典型空間站內的5G通信應用進行研究。……