In der Übersicht werden die Richtungen der Forschungs- und Entwicklungsarbeit vorgestellt, die derzeit in vielen Ländern aktiv durchgeführt werden, um nach Technologien zur Herstellung von Flachantennen mit Strahlabtastung für terrestrische Satellitenkommunikationsterminals zu suchen. Unter den zahlreichen Lösungen hebt der Artikel diejenigen hervor, die nach Meinung der Autoren am vielversprechendsten sind.
In unserem Artikel überprüfen und schlagen wir die Kategorisierung verschiedener technischer Ansätze vor, die zur Entwicklung einer Flachbildschirm-Abtastantenne für Satellitenkommunikations-Erdterminals verwendet werden. Unter vielen Lösungen heben wir einige der vielversprechendsten Technologien und Konzepte hervor.
In den letzten zehn Jahren wurden in vielen Ländern der Welt aktiv Forschungs-, Entwicklungs- und Entwicklungsprojekte durchgeführt, deren Ziel es ist, technische Lösungen für die Herstellung kostengünstiger Flachbildantennen (FPA) zu finden. Haupttreiber hierfür ist heute die zunehmende Anzahl geplanter Szenarien für die Bereitstellung von Breitbandzugangsdiensten (BBA) für mobile Objekte.
Verschiedene FPA-Implementierungen sind seit langem bekannt, gehörten aber bisher zur Klasse der Geräte, die nicht für den Masseneinsatz bestimmt sind. Das Fehlen kostengünstiger Benutzerterminals mit einer flachen Abtastantenne auf dem Markt wird häufig als ein Problem bezeichnet, das die Kommerzialisierung neuer Breitband-Satelliten-Breitbandsysteme mit niedriger Umlaufbahn einschränkt, in deren Schaffung Milliarden von Dollar investiert werden. Daher arbeiten weltweit eine große Anzahl von Ingenieurs- und Wissenschaftsteams in dieser Richtung.
Um das Problem der Erreichung der für den Massenmarkt akzeptablen FPA-Parameter zu lösen, werden Studien durchgeführt, um ihre technischen und betrieblichen Funkmerkmale zu verbessern und vor allem die Kosten für FPA in der Produktion zu senken. Infolgedessen erscheinen viele neue Ansätze für den Bau solcher Antennen. In dem Artikel schlagen wir eine Klassifizierung der auf dem Markt vorhandenen Antennenlösungen, einen Überblick über vorhandene FPA-Bautechnologien und eine Analyse ihrer Aussichten auf dem Satelliten-Breitbandmarkt vor.
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, . - , . . , . .
.
(RF ASIC)
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RF ASIC ( “beamformer”) – , , . , . RF ASIC , - . – – (, pin- ).
-: Anokiwave [1], IDT Renesas [2], Analog Devices [3], Xphased [4], HiSkySat [5].
: , , .
: RF ASIC, , G/T.
: Starlink RF ASIC [6].
: .
, ( ) ( ). , . (), , . , . FPA .
-: ALCAN Systems [7], Wafer [8].
: , .
: RF ASIC, .
: ALCAN Systems [9].
: .
, , . . .
-: AIM Photonics [10], Photonics21 [11], EPIC [12], Analog Photonics [13].
: - , . , , , .
: , .
: “” “” [14]. , PHODIR [15].
: .
- , “”. . - . , . FPA , , . .
-: SatixFy [16], Texas instruments [17], Analog Devices [18].
: .
: , , .
: SatixFy [19], . MIDAS DARPA [20].
: .
. , . . . , . Isotropic Solutions.
N
-: Isotropic Systems [21].
: , - .
: ( ), .
: Isotropic Solutions [22]. .
: .
. , , TM . . , , . . . , (VO2, GeTe, BTO .), , .
-: Kymeta [23], Pivotal [24], WaveUp [25], MatrixWave [26].
: , , .
: , .
: Kymeta [27].
, , . , . , . Kymeta . Pivotal, , . , . , Intel IBM , . . , RF ASIC. , , , . - RF ASIC . , 5 RF ASIC .
:
[https://www.anokiwave.com] Anokiwave
[https://www.renesas.com/us/en] IDT Renesas
[https://www.analog.com/en/products/adar1000.html#] Analog Devices
[http://www.xphased.com] Xphased
[https://www.hiskysat.com] HiSkySat
[https://vsatman888.livejournal.com/279912.html] ( Starlink RF ASIC)
[https://www.alcansystems.com] ALCAN Systems
[https://www.wafertech.co.il] Wafer
[https://spacewatch.global/2020/06/alcan-announces-electronic-beam-steering-ground-antenna-for-leo-and-meo-satellite-service-use-at-a-low-price-of-eur-1500/] ( ALCAN Systems )
[http://www.aimphotonics.com] AIM Photonics
[https://www.photonics21.org] Photonics21
[https://www.epic-assoc.com/about-epic/] EPIC
[https://www.analogphotonics.com] Analog Photonics
[https://www.vega.su/press-room/?ELEMENT_ID=2422] ( “” “” )
[http://www.phodir.eu/phodir/project.php] ( PHODIR)
[https://www.satixfy.com] SatixFy
[https://www.ti.com/product/AFE7700] Texas instruments
[https://www.analog.com/ru/index.html] Analog Devices
[https://www.satixfy.com/product/diamond/] ( SatixFy )
[https://www.darpa.mil/program/millimeter-wave-digital-arrays] ( MIDAS DARPA)
[https://www.isotropicsystems.com/solution] Isotropic Solutions
[https://www.satelliteevolutiongroup.com/magazines/Americas-August2020/content/Digital%20Issue%20download.pdf] ( Isotropic Solutions )
[https://www.kymetacorp.com] Kymeta
[https://pivotalcommware.com] Pivotal
[http://www.wave-up.it/technologies/] WaveUp
[https://www.matrixwave.in/sat] MatrixWave
[https://www.kymetacorp.com/news/kymetatm-u8-terminal-receives-commercial-authorization-fcc-q4-2020-launch/] ( Kymeta )
:
M. Belkin, A. Sigov, Y. Tyschuk, V. Golovin / Comparison of RF Photonics-Based Beamformers for Super - Wide Bandwidth Phased Array Antennas // IEEE Radio and Antenna Days of the Indian Ocean 2017.
Holographic Beam Forming and Phased Arrays // Pivotal comware White paper / 2019.
Marco Faenzi, Gabriele Minatti, David González-Ovejero, Francesco Caminita, Enrica Martini, Cristian Della Giovampaola, Stefano Maci / Metasurface Antennas: New Models, Applications and Realizations // Nature Scientific report / 2019.
Christian Rohde, Doron Rainish, Avraham Freedman, Guy Lesthievent, Nader Alagha, Danielle Delaruelle, Gerhard Mocker, Xavier Giraud / Beam-Hopping Systam Configuration and Terminal Synchronization Schemes / 37th International Communications Satellite Systems Conference (ICSSC) / 2019.
Bill Nevius, Anokiwave, Paul Freud, Ball Aerospace / Enabling Scalable + Affordable SATCOM Solutions / Anokiwave, Inc. / 2020.
Ku-Band Silicon SATCOM Rx Quad Core IC AWMF-0146 / Datasheet / Anokiwave, Inc. / 2020
Nelson J. G. Fonseca / Quasi-optical antennas for space applications / AP-S Seminar Series, University of Toronto / 2020.
Konstantin V. Lemberg, Aleksey N. Kosmynin, Dmitry A. Stupnitsky, Eugene O. Grushevsky, Ivan V. Podshivalov / Tunable Meta-Surface Antenna Array with Holographic Beamforming // Microwave week / 2020.
Application for Blanket License. Federal Communications Commissions // Kymeta Corporation / 2017.
Ryan A. Stevenson, David Fotheringham, Tom Freeman, Turner Noel, Tim Mason, Shahram Shafie / High-Throughput Satellite Connectivity for the Constant Contact Vehicle / Proceedings of the 48th European Microwave Conference / 2017.
Mikala C. Johnson, Bruce Rothaar / Beam Shaping for Reconfigurable Holographic Antannas / Patent US 2018 / 0040960 A1 .
Ryan A. Stevenson, Jeff Dallas, Adam Bily, Mike Slota, Mark LaCombe, Nathan Kundtz / Waveguide Feed Structures for Reconfigurable Antenna / Patent US 10,135,148 B2.
Rolf Jakoby, Alexander Gaebler, Christian Weickhmann / Microwave Liquid Crystal Enabling Technology for Electronically Steerable Antennas in SATCOM and 5G Millimeter-Wave Systems / MDPI / 2020.
Yunbo Li, Aobo Li, Tiejun Cui, Daniel F. Sievenpiper / Multiplexing-Hologramm mit mehreren Wellenlängen unter Verwendung von Impedanz-Metaoberflächen / IEEE-TRANSAKTIONEN AUF ANTENNEN UND VERBREITUNG / 2018
Jiyeon Lee, Daniel F. Sievenpiper / Verfahren zur Extraktion der effektiven Tensoroberflächenimpedanzfunktion aus ungleichmäßigen, anisotropen, leitenden Mustern / IEEE-TRANSAKTIONEN AUF ANTENNEN UND VERBREITUNG / 2019