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国外Q/V频段的卫星通信系统在军事卫星通信领域的研究最早可追溯至美军的军事卫星Milstar系统，其主用频段是星地40GHz与星间60GHz，此后发展的AEHF系统延续了Milstar的选频方案，依赖该频段的抗干扰性和保密性为美军提供通信保障 [3] 。受其牵引，美国的L-3通信公司、诺格公司等开展了一系列的Q/V频段微波产品的研发工作。AEHF系统载荷的研制商——美国诺格公司在其出版的白皮书中提出，根据现有的44GHz链路成功应用的实例以及现有的高可靠天线、射频前端和单片集成电路技术发展来看，40/50GHz的应用未来将具备较低的技术风险、有较好的发展前景 [4] 。
除美国以外，美国在欧洲的主要盟友也都发展有相应的Q/V频段通信系统，如英国上一代的Skynet-4系统、法国的Syracuse-3系统，意大利的Sicral系统与Athena-Fidus卫星等，主要将该频段用于馈电链路，未用于星间传输。加拿大在毫米波星间通信技术研究方面较早就取得了重要的进展，加拿大国防部在20世纪90年代中期开展了60GHz星间链路系统方案研究，研制了相应硬件设备并进行了60GHz中速率星间通信技术试验。
20世纪80年代，Milstar系统开始启动建设，共发展了两代，目前在轨的均为20世纪90年代发展的第二代系统，由5颗GEO卫星组成的卫星星座，卫星的外形图如图2-1所示。该系统搭载中数据速率载荷（MDR），采用上行频率44GHz（Q频段），下行20GHz（Ka频段）。
2010年，AEHF系统启动部署，目前在轨4颗。作为Milstar系统的继续，AEHF系统同样主要工作于Q/V频段，采用扩跳频、捷变、可移动波束和调零天线技术等，为关键战略和战术部队提供抗干扰、防侦听、防截获、高保密和高生存能力的全球卫星通信。AEHF系统搭载了Q频段星地载荷，其中LDR/MDR/XDR载荷下行均工作在Ka频段，频率为20.2~21.2GHz；上行则工作在Q频段，频率为43.5～45.5GHz。AEHF-1卫星的外形图如图2-2所示。
图2-1 Milstar-2卫星外形图
图2-2 AEHF-1卫星外形图
Skynet-4是英国国防部的第三代通信卫星，为英国军方提供固定和移动陆地与海基地面站之间的防干扰通信服务。Skynet-4A上搭载了SHF转发器、UHF转发器以及用于传播实验的Q/V转发器，卫星的外形图如图2-3所示。
图2-3 Skynet-4A卫星外形图
Syracuse-3是法国国防部于2005年采购的第三代军事通信卫星。该卫星系统基于Spacebus-4000B3平台构成，星上安装了强大的通信有效载荷，包括9个SHF （超高频）转发器，可提供4个点波束，1个全球波束，1个法国境内区域波束；以及6个EHF（极高频）转发器，可提供2个点波束，1个全球波束。
2001年，意大利的Sicral系统正式启动服务，其在用于移动战术通信的UHF （260～300MHz）载荷和用于大容量数据传输的SHF（7~8GHz）载荷的基础上，还搭载了EHF（20～44GHz）载荷。该系统是意大利首个用于国家和国际区域的陆海空安全战术军事通信系统，也是欧洲第一个执行探索Q/V甚高频段任务的通信系统。
20世纪90年代末，以美国摩托罗拉、休斯等公司为代表，共提出了16项Q/V频段的卫星系统研制计划，旨在提供全球或近全球的商业宽带服务，这些系统的对地通信链路多规划在50/40GHz频段，使用带宽最高达3GHz，部分也提出了60GHz的星间链路方案。虽然因为技术、市场等问题制约，上述计划未能付诸建设实施，但当时开展的一些方案研究为该领域后续发展提供了重要参考。
2000年以来，欧洲卫星工业界在“通信系统预先研究”（ARTES）计划的推动下，开展了多项Q/V频段载荷的研究工作：如在早期的Italsat、Artemis等卫星中，对Q/V频段传播特性进行了长时间的跟踪测量与分析，开展了60GHz星间链路天线以及跟踪系统研究，研制了60GHz 50W行波管放大器（TWTA）工程样机以及其他关键部件等。
2013年，欧空局在发射的Alphasat卫星上搭载了2个Q/V频段通信载荷，开展了一系列的技术研发和试验项目，内容涉及雨衰与大气传播分析、面向VHTS的系统架构、各类星上和地面通信器件研发、信关站分集技术等，取得了较多高价值成果。
Alphasat卫星是大容量通信卫星，设计研制的目的是要扩大Inmarsat公司现存的全球移动通信网络。卫星由Astrium公司设计制造，并与ESA（欧空局）和Inmarsat公司达成合作研制协议。Alphasat卫星使用Alphabus平台，该平台是由Astrium公司和ThalesAleniaSpace联合签约设计的新型欧洲通信卫星平台。卫星发射重量超过6.6t，太阳翼展开长40m，可提供12kW的功率，外形如图2-4所示。
图2-4 Alphasat卫星外形图
Alphasat卫星的基础技术指标如表2-3所示：
表2-3 Alphasat卫星主要参数指标
该星的Q频段试验载荷（TDP#5）载荷由泰雷兹阿莱尼亚公司研制，主要包括两部分的载荷设备：
第一个是通信试验载荷设备，配置了37.85～38.15GHz下行、47.85～48.15GHz上行相互铰链的透明转发器，转发器输出功率为10W，天线的接收增益为38.3dBi，发射增益为37.5dBi。该载荷能够形成1个固定点波束和1个可在2个地面站指向间切换的可选波束，外形图如图2-5所示，旨在研究Q/V频段各类自适应传输方案（包括自适应调制编码ACM、上行功率控制ULPC等）的可行性和有效性。
图2-5 Alphasat卫星Q频段试验（TDP#5）载荷
第二个是信号传播试验载荷，由39.402GHz的Q频段信标机以及19.701GHz的Ka频段信标机组成，主要对上述两个频点的电磁波信号在星地之间的传播特性进行研究。
为了完成上述载荷试验任务，系统还配备了2个地面站和3个任务控制中心。通信试验的主要目标是研究自适应编码调制（Automatic Modulation and Code，ACM）、自动上行功率控制（Auto Uplink Power Control，AUPC）和信关站分集技术（Gateway Diversity Technique，GDT），并验证上述技术补偿馈电链路强雨衰的可行性，以便用于后续Q/V频段的商业开发。
2016年11月，在TDP#5试验载荷任务取得大量成果的基础上，欧空局和意大利航天局又启动了名为“QV-LIFT”项目，主要目的是继续利用TDP#5载荷，开发核心的地面硬件和软件技术，提高成熟度水平，为未来的Q/V频段Tbit/s级高通量卫星系统构建地面段和用户段奠定基础，并提升欧洲通信卫星制造商的竞争力。
QV-LIFT计划的主要研究内容：一是关口站设备和系统，其中Q/V信关站（称为QV-ES）将开发具备15W射频输出功率的基于GaN技术的V频段高功率放大器、V频段上变频器、Q频段的低噪放大器和下变频器等核心设备，此外，还将配套开发Q/V频段的智能信关站管理系统；二是应用终端设备，包括用于移动和固定终端的Q/V频段收发共用天线，以及专门适用于机载应用的Q/V频段收发共用终端（称为QV-AT）。
Eutelsat公司提出的基于TDP#5载荷的Q/V频段机载通信应用场景最早得到研发和验证。该场景主要考虑将Q/V频段用于用户链路，为飞机提供高速宽带通信服务。由于飞机飞行的平流层可以基本不考虑雨衰影响，而且相同的机载终端外形尺寸下，Q/V波束的增益更高，因此Eutelsat公司将该领域发展作为未来Q/V应用的重要方向之一。在此试验中，设计的用户链路性能如下：卫星G/T值为19.0dB/K，卫星至用户EIRP值为33.2dBW/MHz，用户间聚合干扰为18dB。终端采用的是0.45m的抛物面天线，接收噪声系数为2.5dB。测试中，前向链路的数据传输速率可达179Mbit/s，返向数据速率也可达到49Mbit/s，远远高于目前业界通用的机载通信终端性能。
2016年，欧洲通信卫星公司和SSL公司则利用Eutelsat 65WA卫星上搭载的Q/V通信TDP#5载荷联合开展了技术试验，主要也是面向下一代超高通量卫星的技术研发。
Eutelsat 65 West A卫星基于劳拉的LS-1300平台研制，设计寿命15年，发射质量6600kg，星上主任务载荷为10路C频段54MHz转发器、24路36MHzKu频段转发器以及一个多点波束的Ka频段载荷，主要用于DTH、宽带接入等服务。卫星主要参数如表2-4所示，卫星外形如图2-6所示。
表2-4 Euletsat 65 West A卫星主要参数指标
图2-6 Eutelsat 65 West A卫星外形图
Q/V频段试验载荷的主要任务是验证Q/V频段的信号传输性能，特别将针对雨衰情况的性能和链路自适应调整技术进行分析，同时在法属瓜德鲁普群岛建立了配套的地面站，也将对地面段相应技术开展验证。Q/V频段试验载荷包括1路Q/V频段的转发器和1个Q频段的信标机，外形图如图2-7所示。Q/V频段转发器采用双变频设计，允许在中频加入新的信号，从而上变频至Q频段作为信标信号输出。该转发器的核心硬件包括V/X频段的接收机、X/Q频段的上变频器、Q频段的固态放大器、Q/V频段的双工器、WR22波导以及混频器等。
图2-7 Eutelsat 65WA卫星的Q/V频段试验载荷外形图
该试验载荷采用与主任务载荷相同的9.7GHz的本地晶振及倍频器完成上下变频任务，信标机则采用主任务载荷提供的10.7GHz的本地晶振作为信号源，通过混频器输入中频生成对应频率的信标。馈源采用线性单极化馈源喇叭，天线则复用星上Ka频段的反射面天线。星上配备了3个15W的直流转换器为转发器和信标机供电，分别对应接收机、上变频器和固态功率放大器，同时也可用于控制该试验载荷的开关控制。
Q/V频段的转发器可以将47.2～50.2GHz的上行信号转换为37.5～40.5GHz的下行信号。具体而言，接收机通过9.7GHz本地晶振的4倍频，将接收的V频段上行信号下变频至8.4～11.4GHz的中频范围，然后再通过9.7GHz本地晶振的3倍频，将中频信号上变频至Q频段的下行信号区间。在这个过程中，下变频的额定增益为60dB，上变频的额定增益为32dB，下变频后的信号导入固态功放，放大增益为30dB。如前所述，Q频段的信标信号源在中频阶段注入，因此共用转发器的上变频器和功放，其下行等效EIRP可达25dBW。
2018年，欧洲通信卫星公司（Eutelsat）宣布订购下一代VHTS卫星系统——“KONNECT VHTS”，以支持其欧洲固定带宽和机载通信业务的发展。Eutelsat“KONNECT VHTS”卫星质量6.3t，由泰雷兹·阿莱尼亚宇航公司（TAS）基于“Spacebus-Neo”平台建造，安装有甚高通量有效载荷，传输速率500Gbit/s，卫星外形图如图2-8所示。该卫星将于2022年投入运营，将是迄今在轨安装有最强大数据处理器的卫星，具有灵活配置带宽容量、优化的频谱使用和渐进地面网络部署能力。
图2-8 KONNECT卫星外形图
KONNECT VHTS主要参数如表2-5所示。
除了欧美等国家之外，日本在20世纪末也曾对毫米波星间通信技术进行了大量的技术试验，对涉及的关键技术也进行了深入的研究，特别是在60GHz低噪声HEMT器件、MMIC变频器电路、放大器模块电路等方面，取得了重要的进展。印度空间研究组织（ISRO）也瞄准未来印度高通量卫星技术能力的发展，开展了相应的预研工作，于2016年对外宣布提出发展一个采用Q/V频段、容量高达260Gbit/s的卫星系统。
表2-5 KONNECT卫星主要参数指标
