提要

近幾年，在固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)徘徊不前時，以機(jī)載、船載、車載為代表的移動應(yīng)用成為了拉動傳統(tǒng)衛(wèi)星通信領(lǐng)域的新動力，與之相伴相生的動中通天線也出現(xiàn)了很多的新技術(shù)和新產(chǎn)品。相控陣天線已出現(xiàn)了多年，波音和Gilat都已經(jīng)向客戶提供了相控陣天線，而Phasor Solutions，Kymeta和C-COM等公司則正在開發(fā)基于新技術(shù)的創(chuàng)新性的天線系統(tǒng)，以迎接移動衛(wèi)星通信的新紀(jì)元。本文將簡要介紹一下上述三個公司在新衛(wèi)星天線領(lǐng)域的最近進(jìn)展。

前言

從1950年第一顆人造衛(wèi)星進(jìn)入軌道以來，我們一直使用天線進(jìn)行信號的中轉(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準(zhǔn)衛(wèi)星以保持連接，對于同步軌道衛(wèi)星在移動中的應(yīng)用，地球站天線必須能夠快速移動以保持對衛(wèi)星的指向精度，對于中低軌道衛(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帶來磨損，從而存在突發(fā)機(jī)械故障的隱患，這對許多用戶來說可能是災(zāi)難性的。此外，對于移動應(yīng)用，傳統(tǒng)的拋物面天線往往過于笨重，一些小型移動平臺受到承載能力的限制，只能選用口徑更小的天線，從而減小了移動平臺的數(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，電子天線沒有移動部件，真正移動的是波束而非天線本身。這具有多項(xiàng)優(yōu)勢，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)械部件來動態(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)星自動識別和跟蹤，可以廣泛應(yīng)用于移動通信領(lǐng)域，包括為汽車提供軟件更新。

多年來，Kymeta為建立和分銷其mTenna技術(shù)與多個行業(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。

2016年3月，Kymeta和Intelsat在Intelsat的衛(wèi)星上成功完成了Kymeta平板天線在海上和汽車應(yīng)用中的移動性能的初步測試。在汽車測試中，Kymeta的天線被嵌入豐田4Runner的車頂，以證明在8000英里的行駛過程中衛(wèi)星信號的自動捕獲和跟蹤能力。迄今為止，該天線的行駛記錄已經(jīng)超過50,000英里，車上的Ku波段天線能夠同時發(fā)射和接收衛(wèi)星信號。Kymeta還測試了其首臺以兩塊玻璃間的薄膜晶體管為基礎(chǔ)的天線，可通過相同的發(fā)射和接收孔徑用于海上通信。

2016年10月，Kymeta在摩納哥游艇展上演示了其mTenna技術(shù)，這次演示通過組合兩個mTenna子系統(tǒng)模塊（ASM）獲得了“前所未有的”2.9dB附加增益，還實(shí)現(xiàn)了65Mbps下行和6Mbps上行的數(shù)據(jù)速率。ASM在現(xiàn)場接收了八個松下的eXTV直播頻道，同時執(zhí)行多個Skype視頻會話和多個高清和超高清的Netflix視頻點(diǎn)播，并在演示期間為平均80位用戶提供Wi-Fi訪問，每個ASM消耗的功率僅為12W。

Kymeta計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，該組合器可將多個天線Rx信號組合在一起，以滿足容量可擴(kuò)展的要求。每個組合器單元最多可以連接四個mTenna ASM，每增加一倍的天線，可將Rx增益有效增加高達(dá)2.7dB。多個組合器可用于鏈接多達(dá)64個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。