Vue d'ensemble des technologies de construction d'antennes Ă  balayage plat pour les terminaux de communication terrestre par satellite

La revue prĂ©sente les orientations des travaux de recherche et dĂ©veloppement, qui sont actuellement activement menĂ©s dans de nombreux pays afin de rechercher des technologies permettant de crĂ©er des antennes plates Ă  balayage de faisceau pour les terminaux de communications terrestres par satellite. Parmi les nombreuses solutions, l'article met en Ă©vidence celles qui, de l'avis des auteurs, sont les plus prometteuses. 





Dans notre article, nous passons en revue et suggérons la catégorisation de diverses approches d'ingénierie utilisées pour développer une antenne de balayage à écran plat de terminal terrestre de communication par satellite. Parmi de nombreuses solutions, nous mettons en évidence plusieurs des technologies et des concepts les plus prometteurs.









Au cours de la derniÚre décennie, des projets de recherche et développement et de développement ont été activement poursuivis dans de nombreux pays du monde, dont le but est de trouver des solutions techniques pour créer des antennes à panneau plat (FPA) bon marché. Aujourd'hui, le principal moteur en est le nombre croissant de scénarios prévus pour la fourniture de services d'accÚs large bande (BBA) sur des objets mobiles.





Différentes implémentations FPA sont connues depuis longtemps, mais jusqu'à présent elles appartenaient à la classe des équipements non destinés à un usage de masse. Le manque de terminaux utilisateurs à bas prix avec une antenne à balayage plat sur le marché est souvent qualifié de problÚme qui limite la commercialisation de nouveaux systÚmes à large bande par satellite en orbite basse, dans la création desquels des milliards de dollars sont investis, donc un grand nombre d'équipes d'ingénierie et scientifiques du monde entier sont engagées dans ce sens.





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6 FPA.





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Un exemple de tissu PAR
Un exemple de lame APV

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(RF ASIC)

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RF ASIC ( “beamformer”) – , , . , . RF ASIC , - . – – (, pin- ).





Exemple d'antenne pour RF ASIC
RF ASIC
Structure ASIC RF typique
RF ASIC

-: Anokiwave [1], IDT Renesas [2], Analog Devices [3], Xphased [4], HiSkySat [5].





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: RF ASIC, , G/T. 





: Starlink RF ASIC [6]. 









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, ( ) ( ). , . (), , . , . FPA .





Un prototype d'un réseau phasé sur des cristaux liquides d'ALCAN Systems.
ALCAN Systems.
Conception de la cellule HEADLIGHT d'Alcan Systems
Alcan Systems

-: ALCAN Systems [7], Wafer [8].





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: RF ASIC, . 





: ALCAN Systems [9]. 





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Le prototype du radar radio photonique de Ruselectronics
“”
Schéma fonctionnel du formateur de faisceau de rayonnement du réseau phasé radio-optique

-: AIM Photonics [10], Photonics21 [11], EPIC [12], Analog Photonics [13].





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: “” “”   [14]. , PHODIR [15].









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- , “”. . - . , . FPA , , . .





Apparence de la carte de circuit imprimé du SatixFy CAR pour les tùches IoT.
SatixFy IoT.
Schéma fonctionnel du SatixFy CAR
SatixFy

-: SatixFy [16], Texas instruments [17], Analog Devices [18].





: .





: , , .





: SatixFy [19], . MIDAS DARPA [20].





: .





. , . . . , . Isotropic Solutions.





Terminal de systĂšmes isotropes sur lentilles de focalisation
Isotropic systems

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Antenne de balayage sur l'objectif Rothman

-: Isotropic Systems [21].





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: Isotropic Solutions [22]. .





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. , , TM . . , , . . . , (VO2, GeTe, BTO .), , .





APV de la société Pivotal
Pivotal
Schéma fonctionnel de la refermeture automatique Pivotal
Pivotal
MĂ©tasurface scalaire pour un rayonnement Ă  polarisation circulaire
Ouverture de l'antenne Kymeta U7
u7 Kymeta

-: Kymeta [23], Pivotal [24], WaveUp [25], MatrixWave [26].





: , , .





: , .





: Kymeta [27]. 





, , . , . , . Kymeta . Pivotal, , . , . , Intel IBM , . . , RF ASIC. , , , . - RF ASIC . , 5 RF ASIC . 





:





  1. [https://www.anokiwave.com] Anokiwave





  2. [https://www.renesas.com/us/en] IDT Renesas





  3. [https://www.analog.com/en/products/adar1000.html#] Analog Devices





  4. [http://www.xphased.com] Xphased





  5. [https://www.hiskysat.com] HiSkySat





  6. [https://vsatman888.livejournal.com/279912.html] ( Starlink RF ASIC)





  7. [https://www.alcansystems.com] ALCAN Systems





  8. [https://www.wafertech.co.il] Wafer





  9. [https://spacewatch.global/2020/06/alcan-announces-electronic-beam-steering-ground-antenna-for-leo-and-meo-satellite-service-use-at-a-low-price-of-eur-1500/] ( ALCAN Systems )





  10. [http://www.aimphotonics.com] AIM Photonics





  11. [https://www.photonics21.org] Photonics21





  12. [https://www.epic-assoc.com/about-epic/] EPIC





  13. [https://www.analogphotonics.com] Analog Photonics





  14. [https://www.vega.su/press-room/?ELEMENT_ID=2422] ( “” “”   )





  15. [http://www.phodir.eu/phodir/project.php] ( PHODIR)





  16. [https://www.satixfy.com] SatixFy





  17. [https://www.ti.com/product/AFE7700] Texas instruments





  18. [https://www.analog.com/ru/index.html] Analog Devices





  19. [https://www.satixfy.com/product/diamond/] ( SatixFy )





  20. [https://www.darpa.mil/program/millimeter-wave-digital-arrays] ( MIDAS DARPA)





  21. [https://www.isotropicsystems.com/solution] Isotropic Solutions





  22. [https://www.satelliteevolutiongroup.com/magazines/Americas-August2020/content/Digital%20Issue%20download.pdf] ( Isotropic Solutions )





  23. [https://www.kymetacorp.com] Kymeta





  24. [https://pivotalcommware.com] Pivotal





  25. [http://www.wave-up.it/technologies/] WaveUp





  26. [https://www.matrixwave.in/sat] MatrixWave





  27. [https://www.kymetacorp.com/news/kymetatm-u8-terminal-receives-commercial-authorization-fcc-q4-2020-launch/] ( Kymeta ) 





:





  1. M. Belkin, A. Sigov, Y. Tyschuk, V. Golovin / Comparison of RF Photonics-Based Beamformers for Super - Wide Bandwidth Phased Array Antennas // IEEE Radio and Antenna Days of the Indian Ocean 2017.





  2. Holographic Beam Forming and Phased Arrays // Pivotal comware White paper / 2019.





  3. Marco Faenzi, Gabriele Minatti, David GonzĂĄlez-Ovejero, Francesco Caminita, Enrica Martini, Cristian Della Giovampaola, Stefano Maci / Metasurface Antennas: New Models, Applications and Realizations // Nature Scientific report / 2019.





  4. Christian Rohde, Doron Rainish, Avraham Freedman, Guy Lesthievent,   Nader Alagha, Danielle Delaruelle, Gerhard Mocker, Xavier Giraud / Beam-Hopping Systam Configuration and  Terminal Synchronization Schemes / 37th International Communications Satellite Systems Conference (ICSSC) / 2019.





  5. Bill Nevius, Anokiwave, Paul Freud, Ball Aerospace / Enabling Scalable + Affordable SATCOM Solutions / Anokiwave, Inc. / 2020.





  6. Ku-Band Silicon SATCOM Rx Quad Core IC AWMF-0146 / Datasheet / Anokiwave, Inc. / 2020





  7. Nelson J. G. Fonseca / Quasi-optical antennas for space applications / AP-S Seminar Series, University of Toronto / 2020.





  8. Konstantin V. Lemberg, Aleksey N. Kosmynin, Dmitry A. Stupnitsky, Eugene O. Grushevsky, Ivan V. Podshivalov / Tunable Meta-Surface Antenna Array with Holographic Beamforming // Microwave week / 2020.





  9. Application for Blanket License. Federal Communications Commissions // Kymeta Corporation / 2017.





  10. Ryan A. Stevenson, David Fotheringham, Tom Freeman, Turner Noel, Tim Mason, Shahram Shafie / High-Throughput Satellite Connectivity for the Constant Contact Vehicle / Proceedings of the 48th European Microwave Conference / 2017.





  11. Mikala C. Johnson, Bruce Rothaar / Beam Shaping for Reconfigurable Holographic Antannas  / Patent  US 2018 / 0040960 A1 .





  12. Ryan A. Stevenson, Jeff Dallas, Adam Bily, Mike Slota, Mark LaCombe, Nathan Kundtz / Waveguide Feed Structures for Reconfigurable Antenna / Patent US 10,135,148 B2.





  13. Rolf Jakoby, Alexander Gaebler, Christian Weickhmann / Microwave Liquid Crystal Enabling Technology for Electronically Steerable Antennas in SATCOM and 5G Millimeter-Wave Systems / MDPI / 2020.





  14. Yunbo Li, Aobo Li, Tiejun Cui, Daniel F. Sievenpiper / Hologramme de multiplexage multi-longueurs d'onde conçu à l'aide de métasurfaces d'impédance / TRANSACTIONS IEEE SUR LES ANTENNES ET LA PROPAGATION / 2018





  15. Jiyeon Lee, Daniel F. Sievenpiper / Méthode d'extraction de la fonction d'impédance de surface efficace du tensor à partir de motifs conducteurs non uniformes, anisotropes / TRANSACTIONS IEEE SUR LES ANTENNES ET LA PROPAGATION / 2019
















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