Ką tiesiogiai prie palydovo prijungtų mobiliųjų telefonų (palydovinio daiktų interneto) populiarėjimas reiškia terminalų antenų dizainui?
Palydovinio ryšio su mobiliuoju ryšiu (angl. Satellite IoT) technologijos atsiradimas yra reikšmingas proveržis ryšių technologijų srityje. Integruojant tradicinius antžeminius korinio ryšio tinklus su palydoviniais tinklais, pasiekiama „visapusė srities aprėptis“. Tai kelia precedento neturinčių iššūkių terminalams. antena dizainą ir atveria naujas technologinių inovacijų galimybes. Tai konkrečiai reiškia:
1. Pagrindinis antenos projektavimo iššūkis: rasti optimalų „daugiadažnio, daugiamodžio, didelio našumo ir kompaktiško dydžio“ balansą
Dažnių juostų suderinamumas: terminalų antenos turi palaikyti tiek tradicines korinio ryšio juostas (pvz., 4G/5G Sub-6GHz), tiek palydovinio ryšio juostas (pvz., L juostą, S juostą arba net Ka/Ku juostą). Tam reikia, kad antena turėtų itin platų dažnių aprėpties plotą.
Režimo pritaikymas: antena turi sumaniai persijungti tarp „Žemės režimo“ ir „Palydovo režimo“. Antžeminiu režimu ji turi atitikti didelio greičio ir mažo delsos reikalavimus. Palydovo režimu ji turi susidoroti su dideliais kelio nuostoliais, Doplerio poslinkiu ir palydovų suderinimu (ypač negeostacionariosios orbitos palydovams).
Našumo ir dydžio kompromisas: palydoviniams ryšiams reikalingos didelio stiprinimo antenos dėl didelių atstumų ir silpnų signalų. Tačiau tokių įrenginių kaip išmanieji telefonai dydžio apribojimai neleidžia naudoti tradicinių parabolinių antenų. Didžiausias iššūkis išlieka didelio stiprinimo ir efektyvumo pasiekimas ribotoje erdvėje.
| Poveikio dimensija | Specifiniai reikalavimai | Duomenų indikatorius |
| Juostos pritaikomumas | Palaiko kelių dažnių palydovinį ryšį (L/S/C/X/Ku dažniai) ir suderinamas su antžeminio mobiliojo ryšio dažniais (5G/4G) | Palydovinio ryšio dažnių aprėptis: 1,5–18 GHz; Antžeminės radijo bangų juostos suderinamumo rodiklis ≥ 95 % |
| Miniatiūrizavimas ir integravimas | Suvokti palydovinės antenos ir mobiliojo telefono integruotos antenos (pvz., korinio ryšio antenos) sambūvį „Wi-Fi“ antena) nedidinant terminalo garsumo | Antenos dydis: ≤ 800 mm² (išmaniojo telefono terminalui); Integravimo tankis: ≥ 6 antenos 10 cm² erdvėje |
| Stiprinimas ir kryptingumas | Palaikykite stabilų signalo priėmimą esant mažam aukščio kampui (≤ 10°) palydovinio ryšio scenarijams | Antenos stiprinimas: ≥ 5 dBi (L juosta); Priekinių ir galinių garsiakalbių santykis: ≥ 15 dB |
| Apsauga nuo trukdžių | Apsaugokite nuo antžeminių elektromagnetinių signalų ir tarppalydovinių signalų trukdžių | Trikdžių slopinimas: ≥ 20 dB; Bitų klaidų dažnis (BER): ≤ 1×10⁻⁶ esant -120 dBm signalo stiprumui |
| Energijos suvartojimo optimizavimas | Sumažinkite antenos energijos suvartojimą, kad pailgintumėte terminalo budėjimo laiką palydovinio ryšio režimu | Antenos darbinė srovė: ≤ 50 mA; Budėjimo režimo energijos suvartojimas: ≤ 5 mA |
2.Pagrindinė technologijų evoliucijos kryptis
Pažangi spindulių formavimo ir fazinio masyvo antena:
Ateityje pagrindinė kryptis – integruoti kelis antenų blokus į fazinio gardelio antenas, kurios galėtų automatiškai sekti palydovus elektroninio skenavimo būdu be fizinio sukimosi. Tai labai svarbu norint prijungti dideliu greičiu judančius žemos orbitos palydovus (pvz., „Starlink“ ir „StarNet“).
Techninis iššūkis yra integruoti sudėtingas radijo dažnių (RF) priekinių grandinių matricas (įskaitant fazių keitiklius ir maitinimo tinklus) į itin plonus terminalus, kartu kontroliuojant energijos suvartojimą ir sąnaudas.
Medžiagų ir konstrukcijų inovacijos:
Antenos efektyvumas pagerinamas ir dydis sumažinamas naudojant dielektrinę rezonatoriaus anteną, magnetinę medžiagą arba metamedžiagą.
Struktūriškai nagrinėjame perkonfigūruojamas antenas (keičiančias rezonansines charakteristikas jungikliais), sulankstomas antenas (naudojančias ekrano kraštus arba telefono rėmelius kaip radiatorius) ir kelių antenų sujungimo dizainus (bendrinantį palydovinį ryšį, „Wi-Fi“ ir kt.). GPS antenos).
Pažangūs algoritmai ir sistemų integracija:
Antenos veikimas priklauso ne tik nuo aparatinės įrangos, bet ir nuo išmaniųjų algoritmų (pvz., dirbtinio intelekto valdomo spindulių valdymo ir adaptyvaus derinimo), kurie optimizuoja ryšį ir kompensuoja tokius veiksnius kaip pozos svyravimai ir kliūtys laikant įrenginį rankose.
Antenai, radijo dažnių priekinei daliai ir bazinės juostos lustui reikalingas gilus bendradarbiavimu grįstas projektavimas, kad būtų pasiektas optimizavimas nuo galo iki galo.
3.Poveikis pramonės ekosistemai
Projektavimo slenkstis buvo gerokai padidintas: antenų gamintojai turi įvaldyti tiek palydovinį, tiek mobilųjį ryšį, kartu glaudžiai bendradarbiaudami su lustų tiekėjais, įrenginių gamintojais ir palydovų operatoriais.
Testavimo sudėtingumas didėja: jį reikia testuoti imituojamuose palydovų kanaluose (pvz., didelio greičio žemos orbitos palydovų judėjime) ir sudėtingoje antžeminėje aplinkoje, todėl tamsiesiems kambariams, testavimo prietaisams ir protokolams keliami nauji reikalavimai.
Kompromisas tarp kainos ir rinkos skverbties: nors aukščiausios klasės modeliai iš pradžių gali turėti atskirus palydovinės antenos modulius, ilgalaikis kainos mažinimas ir energijos vartojimo efektyvumo gerinimas užtikrinant gilų integravimą yra būtini masiniam jų pritaikymui vidutinės ir žemos klasės įrenginiuose.
4Ateities perspektyvos
Laipsniška evoliucija:
Trumpalaikė: sistema daugiausia palaiko mažos spartos paslaugas, tokias kaip „Beidou“ trumposios žinutės ir skubios pagalbos SMS žinutės, naudodama gana paprastas antenų konstrukcijas (pvz., paviršinio montavimo antenas).
Vidutinio diapazono: Palaiko balso ir vidutinį duomenų perdavimo greitį, o tarpiniai sprendimai yra iššokančios antenos arba išoriniai įrenginiai.
Ilgalaikė vizija: didelės spartos plačiajuostis ryšys ir skaidriai integruotos išmaniosios antenų sistemos taps standartu, leisiančiu vartotojams sklandžiai perjungti antžeminius ir palydovinius tinklus.
Besiformuojantys naujos kartos terminalai: be išmaniųjų telefonų, nešiojamieji įrenginiai, transporto priemonėse montuojami įrenginiai ir daiktų interneto jutikliai turės tiesioginį palydovinį ryšį, sukeldami individualiai pritaikytų įterptųjų antenų dizaino bangą.