狂野的西部:平板天线的新领域

狂野的西部:平板天线的新领域

本文发表于 2025年01月07日 编译自 interactive.satellitetoday.com

狂野的西部:平板天线的新领域

平板天线(FPA)一直是卫星通信地面段的一种流行且技术上必要的补充。该技术满足了新空间、多轨道战略需要和客户需求,提供了超越传统抛物面天线的能力。低地球轨道(LEO)中的巨型星座由于高度而带来了复杂的挑战,卫星在移动过程中会从一个关口站传递到另一个关口站,以确保持续服务。此外,一次连接多颗卫星(有时在不同的轨道上)的能力,意味着FPA的相控阵元件推动了市场对该技术的需求。

这反映在数据中:2022年,全球平板卫星天线市场的价值为5653万美元,预计在预测期内将以52%的复合年增长率增长,到2028年将达到6.9533亿美元。

卫星通信正处于一场革命之中;现在,它被认为对普通公众来说是负担得起的和可访问的,同时能够为那些有复杂通信需求的人提供多轨道连接。随着其常规收入流的巨大转变,卫星通信行业不仅在寻找向最终用户提供低成本、高质量服务的新方法,还在寻找新的行业来提供服务,其中包括其兄弟行业:电信。可互操作的软件定义网络将出现新的机会,潜在商业案例所在的网络将发生翻天覆地的变化。

这场变革的大潮值得考虑,因为我们看到运营商和制造商在一个不稳定但乐观的时期勒紧裤腰带,在创新和盈利之间划清界限,这是可以理解的。然而,随着对运营商网络可接受内容的态度发生变化,以及在天线制造和测试期间降低成本的努力,我们是否有可能进入天线的狂野西部?

FPA的技术差异

首先要考虑的是FPA与抛物线产品的功能有多不同。平板终端、相控阵产品依赖于多个天线单元来产生高增益波束,该波束可以通过电子方式指向不同的方向,而无需移动终端。这些波束是双向的,这意味着它们既可以发射也可以接收。终端可以同时连接到多颗卫星,释放新空间的潜力——在连接到不同轨道的卫星时,能够跟踪和切换多颗低轨卫星。然而,除了独特的能力之外,还有独特的挑战。扫描角度给FPA技术带来了挑战。当指向地平线上的较低位置时,终端看起来几乎与卫星平行,因此接收到的信号比卫星在头顶时少得多。这直接影响吞吐量和性能。

并非所有天线都是平等的

随着FPA利用率的激增,我们也看到人们对行业内一个长期问题的态度发生了令人担忧的转变。长期以来,射频干扰(RFI)一直困扰着卫星通信,频谱共享资源是战斗的核心。整个行业都依赖于一种容易受到其他用户影响的资源,射频干扰(RFI)在财务上和声誉上都有很高的成本。射频干扰(RFI)事件可能导致吞吐量降低、服务质量差/中断,甚至完全停机。尽管卫星通信在通信领域面临着激烈的竞争,但可靠性和成本效益对于保持该技术作为热门产品至关重要。

从历史上看,射频干扰(RFI)最常见的原因之一是使用质量差的天线。2019年,GVF与卫星运营商合作,就卫星运营商对新天线产品的期望以及如何证明符合卫星运营商最低性能规范(SOMAP)向天线制造商提供了最新指南。这意味着制造商能够确保其产品的质量符合运营商的期望。型式批准简化了天线接入卫星网络的流程,有助于减少整个地区的射频干扰(RFI)事件数量,同时提高吞吐量和客户体验。

然而,将同样的策略应用于FPA并没有得到同样的热情。整个行业普遍认为,在竞争中,网络面临着被廉价、制造不良的天线淹没的巨大风险。然而,关于责任在哪里,人们进行了无休止的讨论,却没有下定决心。由于卫星运营商面临的财务挑战,现在对于拒绝性能较差的天线接入卫星网络犹豫不决。他们继续优先考虑频谱可持续性;然而,选择劣质产品的客户会收到性能不佳的警告。

FPA测试的挑战

另一方面,FPA制造商面临着在没有标准指导的情况下,如何在成本和能力之间划清界限的挑战。大多数客户是由价格驱动的,因此成本效益至关重要。这与测试相控阵天线的挑战相结合。FPA面临着独特的挑战,这些挑战可能会对其绩效产生巨大影响。这些措施包括:

  • 波束偏差:随着扫描角度的增加,波束可能会明显偏离,导致天线元件曝光不当。这可能会影响信号的准确性和质量。
  • 互耦:广角扫描会加剧阵列元件之间的互耦。这种相互作用会降低FPA的性能,导致灵敏度降低和噪声增加。
  • 等效全向辐射功率(EIRP):同时活动的阵列元件的数量通常是有限的,这可能会限制可实现的EIRP。这种限制在较大的扫描角度下变得更加明显,影响了系统的整体性能。
  • 带宽限制:确保适当的信号照射并在宽带宽内保持性能可能具有挑战性,特别是在扫描角度增加的情况下。
  • 有源阻抗匹配:实现最佳的有源阻抗匹配性能对于有效扫描至关重要。然而,随着扫描角度的增加,这变得更加困难,可能会导致失配和性能下降。

在设计阶段需要考虑所有这些因素,创新设计和优化是关键,包括优化的波束形成方法。然而,很明显,理解FPA的性能是多么复杂,有足够的空间容纳不同的质量。天线测试提供了性能的真实情况,但必须确定行业认为可接受的程度。FPA与抛物面天线的不同之处在于,辐射方向图会根据扫描角度而变化。通过在不同角度进行测试,您可以看到波束如何偏离以及对性能的影响。然而,它提出了一个问题:测试的正确角度数量是多少?

彻底的测试方法成本高昂,问题在于:谁应该负责?将测试价格转嫁给客户可能会让他们望而却步,并将他们引向其他制造商,据传,有报道称,这些公司生产的是模拟结果,而不是通过测试获得的真实结果。

在纸上承诺卓越的性能而不证明性能会导致最终用户的客户体验不佳,行业声誉受损,充斥着干扰的草率射频环境,以及天线制造商的不公平市场。

最大的问题是:如果没有准确和统一的测试,客户是否会被误导,相信产品的性能会超出他们的实际能力?该行业如何提高透明度,以防止糟糕的客户体验和围绕RFI的更广泛问题?

差异化质量

作为一个行业,我们必须优先考虑减轻射频干扰(RFI)的影响,真正从我们推出的设备开始。随着卫星通信在更广泛的通信领域中定位,我们不能在不考虑所提供服务质量或笨拙设备噪声淹没频谱的意外后果的情况下,急于提供访问卫星服务的能力。

通过商定的性能和测试方法,在定义和确定高性能FPA方面,全行业合作是必要的。必须利用低成本测试技术来尽可能降低该过程的成本。制造商在整体情况中发挥着重要作用——他们必须展示最佳实践并证明其质量。然而,没有规则可循,他们怎么能真正在公平的竞争环境中运作呢?

作为对地面段影响最大的运营商,卫星运营商也必须认真考虑他们在这个问题上的作用。允许性能较差的设备进入其网络有一个潜在的长期后果:糟糕的射频环境将对所提供服务的质量产生影响。与任何行业一样,卫星通信在很大程度上依赖于声誉,我们能看到卫星运营商通过与质量差的地面系统的互动无意中损害其信誉的未来吗?

针对FPA的SOMAP型协议可能是解决方案,但卫星运营商的不情愿说明了这一点。这可能是因为如果他们要求最低性能标准,他们可能会失去商业机会吗?短期商业收益和长期声誉损失之间存在平衡。

透明度势在必行。客户必须真正了解他们购买的是什么。必须进行测试以证明符合广告规范。这将使客户能够根据真实性能选择产品,从而为他们和射频环境带来更好的结果。然而,如果不通过设定测试标准全面改进最佳实践,高质量、尽职尽责的制造商最终可能会被那些不愿意进行相同验证标准的制造商定价过高。必须采取全行业协调的方法,让客户真正了解他们购买的产品,并确保制造商不会因测试产品的支出而受到惩罚。

在行业内保持高标准太重要了,不能为了向客户提供低价或获得大额合同而牺牲。我们不希望出现一场竞争。这种做法可能会对单个组织以及行业本身造成声誉损害。在卫星面临大量新机遇和竞争的时候,它必须优先考虑质量。正如古语所说:如果它好得令人难以置信,那么它很可能是真的。整个行业必须保护自己免受其害。

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