從1950年第一顆人造衛(wèi)星進(jìn)入軌道以來(lái)，我們一直使用天線進(jìn)行信號(hào)的中轉(zhuǎn)，天線技術(shù)雖然一直在發(fā)展，但直到最近幾年才出現(xiàn)了一些技術(shù)上的飛躍。
傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信是用拋物面天線實(shí)現(xiàn)的，射頻波束必須精確地對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星以保持連接，對(duì)于同步軌道衛(wèi)星在移動(dòng)中的應(yīng)用，地球站天線必須能夠快速移動(dòng)以保持對(duì)衛(wèi)星的指向精度，對(duì)于中低軌道衛(wèi)星通信天線的要求也概莫能外。
這些天線的機(jī)械特性不可避免的會(huì)帶來(lái)磨損，從而存在突發(fā)機(jī)械故障的隱患，這對(duì)許多用戶來(lái)說(shuō)可能是災(zāi)難性的。此外，對(duì)于移動(dòng)應(yīng)用，傳統(tǒng)的拋物面天線往往過(guò)于笨重，一些小型移動(dòng)平臺(tái)受到承載能力的限制，只能選用口徑更小的天線，從而減小了移動(dòng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸能力。
如今，多家公司正在研究開發(fā)替代解決方案，重點(diǎn)聚焦在非機(jī)械系統(tǒng)的天線技術(shù)上。與傳統(tǒng)天線相反，電子天線沒有移動(dòng)部件，真正移動(dòng)的是波束而非天線本身。這具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，包括可靠性更高，跟蹤更快，輪廓更低、重量更輕等。另外，目前開發(fā)的系統(tǒng)可以是平板的或彎曲的，可以更好地適應(yīng)安裝所需的形狀，如車輛或飛機(jī)頂部的形狀。
Kymeta公司——超材料的應(yīng)用
Kymeta公司是2012年從專利持有公司IntellectualVentures獨(dú)立出來(lái)的，成立的目的是開發(fā)基于軟件和超材料的電子波束成型天線，并將其研究成果轉(zhuǎn)化為商業(yè)應(yīng)用，比爾蓋茨也是該公司的投資人。
Kymeta天線使用超材料形成全息波束，這意味著可以使用軟件而不是機(jī)械部件來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)整天線指向，這也大大降低了天線的功耗。天線使用電子射頻波束指向控制，電子極化選擇和角度控制，衛(wèi)星自動(dòng)識(shí)別和跟蹤，可以廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信領(lǐng)域，包括為汽車提供軟件更新。
多年來(lái)，Kymeta為建立和分銷其mTenna技術(shù)與多個(gè)行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)立了合作伙伴關(guān)系，包括豐田、松下、空中客車防御與空間公司、夏普、Intellian、Intelsat、Inmarsat、O3b等。
Kymeta計(jì)劃在今年第二季度推出其首款產(chǎn)品，即70厘米的Ku波段mTenna。2017年還將看到Kymeta的天線組合器的推出，該組合器可將多個(gè)天線Rx信號(hào)組合在一起，以滿足容量可擴(kuò)展的要求。每個(gè)組合器單元最多可以連接四個(gè)mTenna ASM，每增加一倍的天線，可將Rx增益有效增加高達(dá)2.7dB。多個(gè)組合器可用于鏈接多達(dá)64個(gè)mTenna ASM。此外，天線組合器支持360度的全球覆蓋，這意味著組合天線可以在視角極低的南北緯地區(qū)實(shí)現(xiàn)連接。
Phasor Solutions公司——電調(diào)天線
Phasor Solutions最初是為了解決使用低輪廓天線為高速客運(yùn)列車提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入的需求。該技術(shù)經(jīng)過(guò)幾年的演進(jìn)，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)厚度小于1英寸的平板電調(diào)天線，可適用于航空、海上和陸地的移動(dòng)應(yīng)用。
Phasor的技術(shù)使用具有電子波束成型功能的專用集成電路(ASIC)微芯片。這些芯片與非常小的貼片天線組合組成一個(gè)單元，超過(guò)500個(gè)單元分布在經(jīng)過(guò)射頻優(yōu)化的面板上，構(gòu)成了Phasor核心模塊的基礎(chǔ)。核心模塊可以組合成各種尺寸和配置來(lái)構(gòu)建Phasor的相控陣天線，擁有前所未有擴(kuò)展能力。Phasor獨(dú)特的設(shè)計(jì)將能夠生產(chǎn)出形狀適應(yīng)性強(qiáng)，高度只有1~2英寸的天線，具備重量輕、面積小、精度高等特點(diǎn)，并且能夠以非常高的增益提供超過(guò)100Mbps的寬帶速度。
2016年9月，Phasor公司通過(guò)Intelsat 903衛(wèi)星在英國(guó)艾塞克斯的測(cè)試站進(jìn)行了實(shí)時(shí)高清視頻的傳輸演示。
Phasor花了幾個(gè)月的時(shí)間對(duì)其系統(tǒng)的方向圖進(jìn)行了近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的測(cè)試，以確保其波束特性符合相應(yīng)的監(jiān)管要求。
在完成實(shí)驗(yàn)室測(cè)試之后，八模塊的發(fā)射系統(tǒng)被部署到了Phasor的戶外測(cè)試站點(diǎn)。OmniAccess為測(cè)試提供了地面設(shè)備及Intelsat903衛(wèi)星上的帶寬，系統(tǒng)成功運(yùn)行了兩個(gè)多星期。在測(cè)試中，八模塊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了2Mbps的上行鏈路性能，包括在需要快速波束掃描的移動(dòng)平臺(tái)上的傳輸。天線保持了很高的指向精度，可使用高效的調(diào)制和編碼技術(shù)(MODCOD)傳輸全高清視頻流，不需要采用擴(kuò)頻技術(shù)，也沒有對(duì)鄰星帶來(lái)額外的干擾。
Phasor計(jì)劃在今年下半年針對(duì)其每個(gè)目標(biāo)市場(chǎng)(航空，海運(yùn)和陸上移動(dòng))正式推出其商用天線產(chǎn)品。
C-COM——相控陣天線
C-COM衛(wèi)星系統(tǒng)公司成立于1997年，一直生產(chǎn)天線及其配件，其iNetVu天線廣泛應(yīng)用于軍事通信、油氣勘探、SNG、應(yīng)急通信和移動(dòng)基站中繼傳輸?shù)阮I(lǐng)域。
如今，C-COM正在開發(fā)基于模塊化設(shè)計(jì)的相控陣天線，該天線采用先進(jìn)的軟件算法來(lái)控制和校準(zhǔn)模塊。單個(gè)天線將包括數(shù)百個(gè)獨(dú)立的模塊，批量生產(chǎn)的方式將大大降低開發(fā)的成本。滑鐵盧大學(xué)與C-COM合作，發(fā)明了一種波束成型校準(zhǔn)算法，還能校正諸如老化或環(huán)境等外部因素的影響，使天線正常工作。波束形成計(jì)算機(jī)將負(fù)責(zé)識(shí)別整個(gè)系統(tǒng)及每個(gè)模塊的屬性并記錄數(shù)據(jù)。
C-COM希望部署用于固定和移動(dòng)衛(wèi)星寬帶通信應(yīng)用的低成本，低重量，低輪廓的Ku、Ka或Ku / Ka雙頻天線。天線的模塊化特性和曲面的適應(yīng)能力使得其可以適用于汽車、船只、火車、公共汽車和飛機(jī)等載體。這一新系統(tǒng)及其對(duì)更高的毫米波頻段的擴(kuò)展能力也使其在將來(lái)可以在5G及毫米波汽車?yán)走_(dá)等電信領(lǐng)域得到應(yīng)用。
在2016年5月，C-COM基于其專利移相器技術(shù)，成功測(cè)試了其首款4x4 Ka波段相控陣列模塊。 4x4 Ka波段智能天線模塊采用基于創(chuàng)新架構(gòu)的低成本多層平面電路，具有靈活度高、厚度小、模塊化、一致性和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。初步結(jié)果令人振奮，即使幾個(gè)天線元件關(guān)閉，模塊仍然能夠提供可接受的輻射方向圖，而不會(huì)顯著降低性能。
