防止敌对势力干扰通信对国家安全至关重要。战术卫星通信（SATCOM）旨在确保在竞争环境中可靠的通信渠道。MIT林肯实验室的团队正在构建一个原型天线，其特点是低尺寸、重量、功耗和成本（SWaP-C）。在低地球轨道（pLEO）等竞争环境中，信号干扰和信号情报是主要威胁。通过实时改变天线波束形状以防止干扰，以及为未来的先进能力做好准备，是确保卫星与地面用户保持通信的关键。
林肯实验室战术卫星通信组的技术人员迈克尔·克拉顿表示：“面对战术SATCOM的未来挑战，显然需要可扩展且低SWaP-C的新型射频（RF）孔径设计，而不牺牲功能性。”
为了解决干扰和干扰的问题，团队开发了“灵活波束抗干扰反射阵列”（HoNi BAJR），这是一种具有可单独控制的反射元件的扫描反射阵列天线原型。当信号撞击反射阵列的表面时，单个元件以一定的相位偏移反射能量，以控制形成的波束，从而阻挡干扰。由于这些元件非常简单，该阵列可以轻松扩展和控制。
反射阵列与相控阵列相似，后者由多个可以电子控制的元件组成，以实现快速波束变化，但扫描反射阵列将信号反射到单独的馈电天线，从而消除了传统天线阵列中的设计复杂性。反射阵列不需要为每个元件配备放大器，降低了所需的SWaP，并有助于可扩展性，因为波束形成网络不必在每次改变阵列大小时重新设计。
HoNi BAJR原型旨在支持pLEO星座的通信，能够在干扰环境中为低功耗用户提供广泛的覆盖。团队在实验室的射频系统测试设施中测试了该阵列的波束形成能力，成功演示了高扫描角度，表明该阵列可以从广泛区域接收信号。测试还表明，在合成多峰波束时信号损失很小，表明反射阵列能够在不丢失信息的情况下将信号传递给多个用户。
抑制干扰（来自如手机塔或电气设备的干扰信号）对确保天线正常工作也至关重要。HoNi BAJR团队的工作基于两个内部资助的研发项目：可部署的电子扫描反射阵列（DESRa）和相位模拟波束形成（PhAB）。PhAB证明了实时适应空白并减轻信号干扰是可能的。然而，在HoNi BAJR的动态信号环境中，可能没有足够的时间快速适应这些波束。团队创新性地提出了一个解决方案：通过塑造波束的旁瓣，创建干扰抑制区域，而不是针对单个干扰点。
尽管该技术在测试中因控制旁瓣的困难而略显不足，适当的校准（测量仪器和系统的影响，以确保天线接收和发送的完整信号被考虑在内）可能会有所帮助。校准是操作反射阵列的最大挑战之一，团队正在研究如何进行扫描反射阵列的校准。
反射阵列的所有方面（例如形成和塑造波束）都将通过校准得到改善，而充分利用阵列将需要对校准有全面的理解。团队还在探索反射阵列最佳应用场景。克拉顿表示：“设计硬件总是具有挑战性，但将技术融入满足任务需求的完整功能系统中是最困难的部分。”
初步研究表明，反射阵列可以在波束调度、干扰较少的动态信号环境中使用，或在动态信号环境中（如果能够实现良好的校准），以及在功率受限的平台上使用。未来的工作将集中于进一步探索反射阵列的应用、改善校准程序和优化波束形成能力。
博主点评： 这项研究展示了反射阵列在确保低轨道卫星通信中的重要性，尤其是在干扰频繁的环境中。通过降低功耗和复杂性，该技术有望为未来的战术通信系统提供更强的保障，值得关注其后续发展和实用化进程。