一談起低軌衛(wèi)星,大家勢必會說起馬斯克的星鏈。
一談起相控陣天線,大家還是繞不開馬斯克的星鏈。
星鏈給大家打了個樣,一眾企業(yè)在模仿,試圖實(shí)現(xiàn)超越和跟隨。
最近,拆了一臺第三代星鏈終端。但是,看不懂,完全看不懂。
這是第三代星鏈終端。
左邊是路由器,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號和Wi-Fi信號的轉(zhuǎn)換。
右邊是相控陣天線,純平板式,長59cm,寬38cm。
第三代星鏈終端比第一代和第二代的面積都大,但取消了機(jī)械調(diào)節(jié)功能,不可以調(diào)節(jié)俯仰角和方位角。之所以采用純平板式,主要是因為天上的星鏈衛(wèi)星數(shù)量足夠,不管是東、南、西、北,還是仰面朝天,都可以同時接收到多顆低軌道通信衛(wèi)星的信號。

拆開后,大吃一驚。
整體結(jié)構(gòu)非常清爽,壓根就沒有想象中的復(fù)雜,板和板之間連觸點(diǎn)都沒有,一顆螺絲也沒有。

最上面是天線罩,六邊形蜂窩排列,PVC注塑成型。

天線罩下面是寄生輻射層(十字缺口形狀)和六邊形鏤空塑料支架。
輻射層采用噴墨打印,塑料支架采用激光切割。

再下面是驅(qū)動輻射層(圓點(diǎn)形狀)和圓形鏤空塑料支架。
同樣,輻射層采用噴墨打印,塑料支架采用激光切割。

這是射頻板反面,上面依次摞的是圓形鏤空塑料支架、驅(qū)動輻射層、六邊形鏤空塑料支架、寄生輻射層和天線罩。
沒有任何接觸點(diǎn),全靠空氣。
專業(yè)解釋:兩層天線中間采用六邊形和圓形的中空結(jié)構(gòu)支撐,實(shí)現(xiàn)單元與單元之間空氣填充介質(zhì)效應(yīng)。
因為低介電常數(shù)的介質(zhì)一方面能夠減少損耗,另外一方面能夠有效提高帶寬。
天線是雙發(fā)雙收設(shè)計,并且饋電口并不一致。為了優(yōu)化匹配,采用了分布微帶枝節(jié)調(diào)匹配技術(shù)。發(fā)射部分使用威爾金森功分器來提高隔離度,而接收部分則用了普通功分器避免埋阻。
天線采用以空氣作為介質(zhì)的雙層耦合天線,具有30%的相對帶寬,可滿足接收10.7GHz~12.7GHz和發(fā)射14.0GHz~14.5GHz的頻率需求。不采用PCB工藝的多層貼片天線,主要是降低加工難度,也可以降低成本。

這是射頻板正面,相控陣天線的全部元器件都在這。

這是控制電路,包括:
ST的主控芯片STM32MP151A/C,基于ARM Cortex內(nèi)核
金士頓的MLC NAND Flash
金士頓的DDR3 DRAMMPS的電源管理、降壓轉(zhuǎn)換器和終端穩(wěn)壓器
TI的DC/DC轉(zhuǎn)換器、分流監(jiān)視器和單個軌到軌運(yùn)算放大器
ADI的軌到軌放大器和300mA可調(diào)LDO穩(wěn)壓器

上圖中的大顆芯片
波束成型芯片(beamformer)
數(shù)量:6個包含了程控的移相器、衰減器電路,和功率合成、分配電路。
上圖中的小顆芯片
射頻前端芯片(front-end, FEM)
數(shù)量:384個
包含了低噪放(LNA),功放(PA),和開關(guān)(Switch)。

這是底殼,PVC注塑成型,與天線罩形成一套密封的外殼,達(dá)到IP67級別。
星鏈的相控陣天線,
看似簡單,想復(fù)制卻沒那么容易。
即使能設(shè)計出來,成本卻做不低。
如果沒有用戶規(guī)模的支撐,沒有運(yùn)營流量的倒貼,純粹終端的成本價格,就已經(jīng)沒有市場想象空間了。
但是,星鏈的標(biāo)桿已經(jīng)豎起來了。
很多低軌衛(wèi)星運(yùn)營商沒有開辟新賽道的能力,硬著頭皮也要搞。
還有一種假設(shè),3GPP主推的NTN寬帶衛(wèi)星,目標(biāo)是手機(jī)直連,最終會采用什么技術(shù)的天線?
如果采用相控陣天線,手機(jī)就那么大,天線是不是還得做小做精?
當(dāng)下的時代,
相控陣天線的產(chǎn)業(yè)生態(tài),該如何建設(shè)?
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)生態(tài),又該如何建設(shè)?
大家都急切地盼望星網(wǎng)和垣信的低軌衛(wèi)星盡快商用,to軍to政to民,能用就行,然后再迭代,再降成本,再擴(kuò)大應(yīng)用場景。
假設(shè),如果國內(nèi)的低軌衛(wèi)星進(jìn)展緩慢,相控陣天線企業(yè)有沒有機(jī)會染指海外市場?
假設(shè),低軌衛(wèi)星運(yùn)營商不愿意接納市場化供應(yīng)鏈,這個大餅還能不能給資本市場畫一畫?
假設(shè),已經(jīng)不敢假設(shè)。
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