Какво означава възходът на мобилните телефони, директно свързани със сателит (сателитен интернет на нещата), за дизайна на терминални антени?
Възходът на технологията „спътник-мобилен“ (сателитен интернет на нещата) представлява значителен пробив в комуникационните технологии. Чрез интегриране на традиционните наземни клетъчни мрежи със сателитни мрежи се постига „пълно покритие на домейна“. Това представлява безпрецедентни предизвикателства за терминалите. антена дизайн и отваря нови пътища за технологични иновации. По-конкретно това означава:
1. Основното предизвикателство при проектирането на антени: Крайният баланс между „многочестотен, многорежимен, висока производителност и компактен размер“
Съвместимост на честотните ленти: Терминалните антени трябва да поддържат както традиционните клетъчни ленти (напр. 4G/5G Sub-6GHz), така и сателитни комуникационни ленти (напр. L-лента, S-лента или дори Ka/Ku-лента). Това изисква антената да има изключително широко честотно покритие.
Адаптиране на режима: Антената трябва интелигентно да превключва между „Наземен режим“ и „Сателитен режим“. В наземен режим тя трябва да отговаря на изискванията за висока скорост и ниска латентност. В сателитен режим тя трябва да се справя с високи загуби на пътя, Доплерово изместване и подравняване на сателитите (особено за сателити на негеостационарна орбита).
Компромисът между производителност и размер: Сателитните връзки изискват антени с висок коефициент на усилване поради дългите им разстояния и слабите сигнали. Ограниченията в размера на устройства като смартфоните обаче пречат на използването на традиционни параболични антени. Постигането на висок коефициент на усилване и ефективност в ограничено пространство остава най-голямото предизвикателство.
| Измерение на въздействието | Специфични изисквания | Индикатор за данни |
| Адаптивност на лентата | Поддържа многобандова сателитна комуникация (L/S/C/X/Ku лента) и е съвместима с наземни мобилни комуникационни ленти (5G/4G) | Покритие на сателитните честоти: 1.5-18GHz; Степен на съвместимост с наземните честоти ≥ 95% |
| Миниатюризация и интеграция | Осъществете съвместното съществуване на сателитна антена и вградена антена на мобилен телефон (напр. клетъчна антена, Wi-Fi антена) без увеличаване на обема на терминала | Размер на антената: ≤ 800 мм² (за смартфон терминал); Плътност на интеграция: ≥ 6 антени в пространство от 10 см² |
| Усилване и насоченост | Поддържане на стабилен прием на сигнала при сценарии за сателитна комуникация с нисък ъгъл на елевация (≤ 10°) | Усилване на антената: ≥ 5dBi (L лента); Съотношение отпред към отзад: ≥ 15dB |
| Производителност против смущения | Устойчивост на смущения от наземни електромагнитни сигнали и междусателитни смущения | Потискане на смущенията: ≥ 20dB; Коефициент на битови грешки (BER): ≤ 1×10⁻⁶ при сила на сигнала -120dBm |
| Оптимизация на консумацията на енергия | Намалете консумацията на енергия на антената, за да удължите времето на готовност на терминала в режим на сателитна комуникация | Работен ток на антената: ≤ 50mA; Консумация на енергия в режим на готовност: ≤ 5mA |
2.Ключова посока на развитие на технологиите
Интелигентна антена с формиране на лъча и фазирана решетка:
Бъдещата основна насока е интегрирането на множество антенни блокове във фазирани антенни решетки, които могат автоматично да проследяват спътниците чрез електронно сканиране без физическо завъртане. Това е от решаващо значение за свързването на високоскоростни спътници в ниска орбита (като Starlink и StarNet).
Техническото предизвикателство се състои в интегрирането на сложни RF входни решетки (включително фазови превключватели и захранващи мрежи) в ултратънки терминали, като същевременно се контролира консумацията на енергия и разходите.
Материали и структурни иновации:
Ефективността на антената се подобрява и размерът се намалява чрез използване на диелектрична резонаторна антена, магнитен материал или метаматериал.
Структурно, ние изследваме реконфигурируеми антени (променящи резонансните характеристики чрез превключватели), сгъваеми антени (използващи рамки на екрана или телефони като радиатори) и многоантенни сливания (споделяне на сателитни, Wi-Fi и...). GPS антени).
Интелигентни алгоритми и системна интеграция:
Производителността на антената зависи не само от хардуера, но и от интелигентни алгоритми (като управление на лъча, управлявано от изкуствен интелект, и адаптивна настройка), за да се оптимизира връзката и да се компенсират фактори като вариации в позицията на антената и препятствия.
Антената, RF входният край и чипът за бейсбенд изискват задълбочено съвместно проектиране, за да се постигне цялостна оптимизация.
3.Въздействие върху индустриалната екосистема
Прагът на проектиране е значително повишен: производителите на антени трябва да овладеят както сателитните, така и мобилните комуникации, като същевременно поддържат тясно сътрудничество с доставчиците на чипове, производителите на устройства и сателитните оператори.
Сложността на тестването се увеличава: то трябва да се тества в симулирани сателитни канали (като например високоскоростното движение на нискоорбитални сателити) и сложни наземни среди, което поставя нови изисквания към тъмната стая, инструментите за тестване и протоколите.
Компромисът между цена и пазарно проникване: Въпреки че моделите от висок клас първоначално могат да разполагат със самостоятелни модули за сателитни антени, дългосрочното намаляване на разходите и подобренията в енергийната ефективност чрез дълбока интеграция са от съществено значение за масовото им внедряване в устройства от среден до нисък клас.
4Бъдещи перспективи
Фазова еволюция:
Краткосрочно: Системата поддържа предимно нискоскоростни услуги като кратки съобщения Beidou и спешни SMS, с относително прости конструкции на антените (напр. антени за повърхностен монтаж).
Среден обхват: Поддържа гласови и умерени скорости на данни, с изскачащи антени или външни устройства като преходни решения.
Дългосрочна визия: Високоскоростният широколентов достъп и прозрачно интегрираните интелигентни антенни системи ще станат стандарт, което ще позволи безпроблемно превключване между наземни и сателитни мрежи за потребителите.
Развиващи се терминали от следващо поколение: Освен смартфоните, носимата електроника, устройствата в превозните средства и IoT сензорите ще имат директна сателитна свързаност, което ще предизвика вълна от персонализирани дизайни на вградени антени.