空中互联的Ka与Ku：差的不仅仅是一个字母

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“今年过节不收礼，收礼只收N95”。自新冠肺炎疫情爆发以来，口罩突然间成了必不可少的“硬通货”。

在令人眼花缭乱的口罩品类中，有一个品牌格外熟悉：霍尼韦尔。对于深入工业各领域的霍尼韦尔来说，个人防护用品业务只是霍尼韦尔集团庞大业务品类的一小部分，这家“百年老店”已经剑指未来民航领域的“摇钱树”——空中互联服务。

2019年全国两会期间，中国民航局局长冯正霖表示将进一步推广Wi-Fi技术，使大家能在更多的航班、航空器上畅游网络。

此外，中国民航局在《加快推进空中接入互联网工作的实施方案（征求意见稿）》中建议，所有国内航司在2020年底完成空中接入互联网服务整体方案的60%，2022年力争覆盖全机队。

最近霍尼韦尔航空航天宣布，目前霍尼韦尔JetWave卫星通信硬件已安装在了亚太区主要公务机上，客户群体进一步扩大——JetWave硬件可以为客户提供传输速度高达33Mbps的机上Wi-Fi，可实现如机上视频会议、大文件传输、网上冲浪和视频流等多种功能。

霍尼韦尔JetWave卫星通信硬件安装

其实JetWave卫星通信硬件仅仅提供了一个接入国际海事卫星组织（Inmarsat）和铱星（Iridium）的入口。要同时为客舱乘客和机组提供上网服务，对于飞行期间产生的巨量数据来说，提供高速上网的关键在于卫星波段。

目前Inmarsat为JetWave提供的是Ka频段的电磁波传输，这个频段与传统的Ku波段的区别可不仅仅是一个字母。

按照国际无线电规则规定，现有的无线电通信共分成航空通信、航海通信、陆地通信、卫星通信、广播、电视、无线电导航，定位以及遥测、遥控、空间探索等50多种不同的业务，并对每种业务都规定了一定的频段。

其中，卫星通信最常用的频段是C（4-8GHz）和Ku（12-18GHz）频段。C频段用于卫星固定业务，通常6/4GHz表示为上下行频率；Ku频段用于卫星固定业务及直播卫星业务，最常使用12-14GHz。而Ka（27-40GHz）频段则是卫星通信的“后起之秀”。

电磁波波段划分

不同频段的电磁波差异有多大？

先科普两个词儿——

雨衰：是指电波进入雨层中引起的衰减。它包括雨粒吸收引起的衰减和雨粒散射引起的衰减。电磁波的频率越高，抗雨衰能力就越差。因此，C频段雨衰最小，而Ka频段雨衰最大。

增益：增益通常是系统的信号输出与信号输入之比。如天线增益表示定向天线辐射集中程度的参数，为定向天线和无方向天线在预定方向产生的电场强度平方之比。放大器增益，表示放大器功率放大倍数，以输出功率同输入功率比值的常用对数表示等。

C频段使用比较早，在卫星电视广播和各类小型卫星地面站应用中，该频段首先被采用且一直被广泛使用。其频率低，增益也低，所需要的接收天线口径较大(1.8米以上)，虽然相对其它频段遭受地面微波等干扰的几率大些，但其雨衰远小于Ku频段，更远远小于Ka频段。

Ku频段频率高、增益也高，天线尺寸较小，便于安装，从而可有效地降低接收成本，方便个体接收。

这样的“电视锅”是很多人记忆中的“童年伴侣”。

而Ka频段电磁波因为雨衰大，对器件和工艺的要求较高，一直发展缓慢。但随着C和Ku频段的卫星轨位资源日趋枯竭，频率带宽日趋紧张受限，近些年来各国都在争相开发Ka频段的卫星通信资源。

为什么世界各国都在争相开发、应用Ka频段的卫星通信？

一是C和Ku频段的卫星轨位十分紧张。

地球赤道上空有限的地球同步卫星轨位几乎已被各国占满；这两个频段内的频率资源也被大量使用，这迫使人们寻找、开发更高频段来满足新的通信需求。

地球静止卫星轨道（GEO轨道）上已经排满了密密麻麻的卫星，大量的通信卫星和气象和国防卫星几乎将所有的同步轨道轨位资源分割完毕。

二是Ka频段卫星通信优势明显。

1、Ka频段工作范围为27~40GHz，远超过C频段和Ku频段，可以利用的频带更宽，更能适应高清视频等应用的传输需要；

2，由于Ka频段频率高，卫星天线增益可以做得较大，用户终端天线可以做得更小更轻，这有利于灵活移动和使用，远端设备体积小重量轻，非常适合新闻记者在各种应急情况下外出采访时使用。

3，运用多波束技术和相控阵技术，可以让Ka频段卫星上的天线灵活地改变指向，以满足对多点通信和星上交换的应用需要。

在Ka频段下，Ka用户终端的天线尺寸不是受制于天线增益，而是受制于抑制来自其它系统干扰的能力。

霍尼韦尔航空航天的Jetwave卫星通信终端就是一个能够抑制干扰的Ka频段信号接收器。

驾驶舱实时数据处理也是空中互联的重要应用方向，通过更新气象、航路、燃油等情况，可以让机组做出更好的决策。

简单来说，使用Ka频段作为空中互联的频段，不但可以最大程度减少为飞机改装通信终端的成本和增重，更可以保证飞行中的高网速，简直是商用飞机的“最佳伴侣”。