一談起低軌衛星,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,一眾企業在模仿,試圖實現超越和跟隨。
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。
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,但取消了機械調節功能,不可以調節俯仰角和方位角。之所以采用純平板式,主要是因為天上的星鏈衛星數量足夠,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星的信號。

拆開后,大吃一驚。
整體結構非常清爽,壓根就沒有想象中的復雜,板和板之間連觸點都沒有,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。

再下面是驅動輻射層(圓點形狀)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,全靠空氣。
專業解釋:兩層天線中間采用六邊形和圓形的中空結構支撐,實現單元與單元之間空氣填充介質效應。
因為低介電常數的介質一方面能夠減少損耗,另外一方面能夠有效提高帶寬。
天線是雙發雙收設計,并且饋電口并不一致。為了優化匹配,采用了分布微帶枝節調匹配技術。發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內核
金士頓的MLC NAND Flash
金士頓的DDR3 DRAMMPS的電源管理、降壓轉換器和終端穩壓器

上圖中的大顆芯片
波束成型芯片(beamformer)
數量: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)
數量:384個
包含了低噪放(LNA),功放(PA),和開關(Switch)。

這是底殼,PVC注塑成型,與天線罩形成一套密封的外殼,達到IP67級別。
星鏈的相控陣天線,
看似簡單,想復制卻沒那么容易。
即使能設計出來,成本卻做不低。
如果沒有用戶規模的支撐,沒有運營流量的倒貼,純粹終端的成本價格,就已經沒有市場想象空間了。
但是,星鏈的標桿已經豎起來了。
很多低軌衛星運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,3GPP主推的NTN寬帶衛星,目標是手機直連,最終會采用什么技術的天線?
如果采用相控陣天線,手機就那么大,天線是不是還得做小做精?
當下的時代,
相控陣天線的產業生態,該如何建設?
衛星互聯網的產業生態,又該如何建設?
大家都急切地盼望星網和垣信的低軌衛星盡快商用,to軍to政to民,能用就行,然后再迭代,再降成本,再擴大應用場景。
假設,如果國內的低軌衛星進展緩慢,相控陣天線企業有沒有機會染指海外市場?
假設,低軌衛星運營商不愿意接納市場化供應鏈,這個大餅還能不能給資本市場畫一畫?
假設,已經不敢假設。
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