Kaj pomeni porast mobilnih telefonov, neposredno povezanih s sateliti (satelitski internet stvari), za načrtovanje terminalskih anten?
Vzpon tehnologije satelit-mobile (satelitski internet stvari) predstavlja pomemben preboj v komunikacijski tehnologiji. Z integracijo tradicionalnih prizemnih celičnih omrežij s satelitskimi omrežji se doseže "pokritost celotne domene". To predstavlja doslej nevidene izzive za terminale. antena oblikovanje in odpira nove možnosti za tehnološke inovacije. To konkretno pomeni:
1. Osrednji izziv načrtovanja anten: Končno ravnovesje med "večfrekvenčnostjo, večmodalnostjo, visoko zmogljivostjo in kompaktno velikostjo"
Združljivost frekvenčnih pasov: Terminalske antene morajo podpirati tako tradicionalne celične pasove (npr. 4G/5G pod 6 GHz) kot tudi satelitske komunikacijske pasove (npr. L-pas, S-pas ali celo Ka/Ku-pas). To zahteva, da ima antena izjemno široko frekvenčno pokritost.
Prilagoditev načina: Antena mora inteligentno preklapljati med "zemeljskim načinom" in "satelitskim načinom". V zemeljskem načinu mora izpolnjevati zahteve glede visoke hitrosti in nizke zakasnitve. V satelitskem načinu mora obvladovati visoke izgube poti, Dopplerjev premik in poravnavo satelitov (zlasti pri satelitih v negeostacionarni orbiti).
Kompromis med zmogljivostjo in velikostjo: Satelitske povezave zaradi dolgih razdalj in šibkih signalov zahtevajo antene z visokim ojačanjem. Vendar pa omejitve velikosti naprav, kot so pametni telefoni, preprečujejo uporabo tradicionalnih paraboličnih anten. Doseganje visokega ojačanja in učinkovitosti v omejenem prostoru ostaja največji izziv.
| Dimenzija vpliva | Posebne zahteve | Kazalnik podatkov |
| Prilagodljivost pasu | Podpira večpasovno satelitsko komunikacijo (pas L/S/C/X/Ku) in je združljiv s prizemnimi mobilnimi komunikacijskimi pasovi (5G/4G) | Pokritost satelitskega pasu: 1,5–18 GHz; stopnja združljivosti s zemeljskim pasom ≥ 95 % |
| Miniaturizacija in integracija | Uresničite soobstoj satelitske antene in vgrajene antene mobilnega telefona (npr. mobilne antene, Brezžično omrežje antena) brez povečanja glasnosti terminala | Velikost antene: ≤ 800 mm² (za terminal pametnega telefona); gostota integracije: ≥ 6 anten v prostoru 10 cm² |
| Dobitek in usmerjenost | Ohranjanje stabilnega sprejema signala v scenarijih satelitske komunikacije z nizkim kotom elevacije (≤ 10°) | Ojačanje antene: ≥ 5dBi (pas L); razmerje spredaj-zadaj: ≥ 15dB |
| Zmogljivost proti motnjam | Odpornost na motnje zaradi zemeljskih elektromagnetnih signalov in presluha med satelitskimi signali | Odprava motenj: ≥ 20 dB; stopnja bitnih napak (BER): ≤ 1×10⁻⁶ pri jakosti signala -120 dBm |
| Optimizacija porabe energije | Zmanjšajte porabo energije antene za podaljšanje časa pripravljenosti terminala v načinu satelitske komunikacije | Delovni tok antene: ≤ 50 mA; Poraba energije v stanju pripravljenosti: ≤ 5 mA |
2.Ključna smer tehnološkega razvoja
Inteligentno oblikovanje žarka in fazna antenska rešetka:
Prihodnja glavna smer je integracija več antenskih enot v fazno antensko rešetko, ki lahko samodejno sledi satelitom z elektronskim skeniranjem brez fizičnega vrtenja. To je ključnega pomena za povezovanje hitro premikajočih se satelitov v nizki orbiti (kot sta Starlink in StarNet).
Tehnični izziv je v integraciji kompleksnih RF vhodnih nizov (vključno s faznimi preklopniki in napajalnimi omrežji) v ultra tanke terminale, hkrati pa je treba nadzorovati porabo energije in stroške.
Materiali in strukturne inovacije:
Učinkovitost antene se izboljša in velikost se zmanjša z uporabo dielektrične resonančne antene, magnetnega materiala ali metamateriala.
Strukturno raziskujemo rekonfigurabilne antene (spreminjanje resonančnih značilnosti prek stikal), zložljive antene (z uporabo robov zaslona ali okvirjev telefona kot sevalnikov) in zasnove z več antenami (deljenje satelitskih, Wi-Fi in GPS antene).
Inteligentni algoritmi in sistemska integracija:
Zmogljivost antene ni odvisna le od strojne opreme, temveč tudi od inteligentnih algoritmov (kot sta upravljanje žarka s pomočjo umetne inteligence in prilagodljivo uglaševanje) za optimizacijo povezave in kompenzacijo dejavnikov, kot so spremembe položaja antene in ovire.
Antena, RF vhodni del in osnovni pasovni čip zahtevajo poglobljeno sodelovalno načrtovanje za dosego optimizacije od začetka do konca.
3.Vpliv na industrijski ekosistem
Prag zasnove se je znatno dvignil: proizvajalci anten morajo obvladati tako satelitske kot mobilne komunikacije, hkrati pa ohranjati tesno sodelovanje z dobavitelji čipov, proizvajalci naprav in satelitskimi operaterji.
Kompleksnost testiranja se povečuje: testirati ga je treba v simuliranih satelitskih kanalih (kot je na primer hitro gibanje satelitov v nizki orbiti) in kompleksnih zemeljskih okoljih, kar postavlja nove zahteve za temnico, instrumente za testiranje in protokole.
Kompromis med stroški in prodorom na trg: Čeprav imajo lahko vrhunski modeli sprva samostojne module satelitskih anten, sta dolgoročno zmanjšanje stroškov in izboljšanje energetske učinkovitosti z globoko integracijo bistvena za množično uporabo v napravah srednjega in nižjega cenovnega razreda.
4Prihodnost
Fazna evolucija:
Kratkoročno: Sistem podpira predvsem nizkohitrostne storitve, kot so kratka sporočila Beidou in SMS-i v sili, z relativno preprostimi zasnovami anten (npr. antene za površinsko montažo).
Srednji doseg: Podpira glasovne in zmerne hitrosti prenosa podatkov, z izvlečnimi antenami ali zunanjimi napravami kot prehodnimi rešitvami.
Dolgoročna vizija: Visokohitrostni širokopasovni dostop in pregledno integrirani pametni antenski sistemi bodo postali standard, kar bo uporabnikom omogočilo nemoteno preklapljanje med zemeljskimi in satelitskimi omrežji.
Nastajajoči terminali naslednje generacije: Poleg pametnih telefonov bodo nosilne naprave, naprave v vozilih in senzorji interneta stvari imeli neposredno povezljivost s sateliti, kar bo sprožilo val prilagojenih zasnov vgrajenih anten.