无线技术 新一代卫星通信终端平板天线 国家无线电监测中心深±Ｊｌｌ监测站郝才勇 张琪刘元媛 嫡嘤：ＩＪ．６＂迎ｌＩｉ＂－ｌｆ［“融移动堪惜搴Ｉｌ物联嘲啦ｍ锁城ｌ垃畦．这辩ＩＪ＿６￣终蹦久线提ｌｌＩ ｒ 的挑战 、 板人线址箍Ｉｉ功 ＂１－念系统发城的父键 ｔ战鄙分．｝ 嘤性ｌ ｌ箍瓒枷 然丽。 错、 板人线特｝ｊｌＪ 孛Ｉ｜榨阵人线Ｌ三纶鄙Ｉ并ｒ缎多年， ｌｌｌ战奎岛｝ 飘ｍ 能小 ｌＪ茏为ｉ 观｝ 泛啦ｌｌｊ恫ｌ 嘤障磁 Ｈｈ＂、越仁钡域Ｉｌ 往｝ｆ发车ｌ｜推ｌｌＩ新一代’ 蚊久线技术。完 袄 ｌｕ／－控氇ｑ进｛ 波 转目 ｌ ｌ 键踪。人线没ｎ移动 仆。ｌ ｆｌ低轮晦的特点。透ＪｌＪ ｌ 毪帆、躲啪、ｒｔ乍 移动 啦ｍ、 奎迓将综述辨·代ｌｌ Ｊｔ 、Ｉ 板人线技术ｊ 介 ｊＬ埭呆ｍ该技术构 线供啦豳技ｊ 尺线特惟 镪墼的：ｌ 终 、 板人线 挖戳ｊ翘材料波ｌ采形战 机械转动抛物面天线的优点是天线的可视角度很宽，能 １概述 传统的卫星通信采用的是地球同步轨道卫星 够在高纬度地区仍保持与ＧＥｏ卫星的正常连接。然而，机 械转动抛物面天线在移动卫星通信应用中存在一些不足。第 一（Ｇｅｏｓｖｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｅｑｕａｔｏｒｉａｌ Ｏｒｂｉｔ，ＧＥＯ），主要提 供卫星广播业务和卫星固定业务，用户使用抛物面天线产生 ，机械转动天线的重量重、尺寸大，在高速运动平台（如 飞机、高铁）中产生的空气阻力大，导致应用场景局限于大 型低速移动平台。第二个不足是天线有较多的移动部件，长 个窄波束指向地球赤道上空的静止卫星。对于卫星移动业 务，卫星和用户终端之间有相对运动，如非对地静止轨道 时间的持续工作容易发生机械故障，并且维护困难。第三个 不足是终端天线一次只能连接一个卫星波束，如果需要跟踪 （Ｎｏｎ—Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｏｒｂｉｔ，ＮＧＳＯ）卫星或 ＧＥＯ卫星的终端在移动的情况，传统的卫星终端天线需要 根据与卫星相对位置的变化转向跟踪，以保持天线波束准确 地指向卫星。典型的卫星终端天线是机械转动抛物面天线， 如图１所示。该天线是机械控制的，通过两个电机分别控制 天线的方位角和俯仰角来旋转天线的口径面指向位置，另一 个电机控制天线的极化角度。 多个卫星，则必须建设多幅天线。 随着人们对无处不在的宽带网络接入需求的不断增长， 近年来卫星通信逐渐转向移动互联网业务，ＮＧＳＯ卫星星 座系统迅速发展。ＮＧＳＯ包括低地球轨道（Ｌｏｗ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ，ＬＥＯ）和中地球轨道（Ｍｅｄｉｕｍ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ， ＭＥｏ），其中ＬＥＯ卫星距离地面较近（轨道高度为 ５ＯＯ～２ＯＯＯｋｍ），适合于提供高速率、低延迟的宽带互联 网接入服务。但是随着卫星轨道高度的降低，单颗卫星的覆 盖面积减小，因此需要发射数量庞大的卫星组成星座以提供 大范围覆盖。ＭＥＯ星座中最具有代表性的是ＳＥＳ公司的 ０３ｂ星座 ，该星座的轨道高度为８０００ｋｍ，工作在Ｋａ频 段，目前有１６颗在轨卫星，美国联邦通信委员会（Ｆｅｄｅｒａｌ Ｃ０ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，ＦＣＣ）在２０１８年６月 已批准其新增２６颗ＭＥＯ卫星以提供互联网接入服务。目 前，全球有十多家卫星公司的ＬＥｏ星座正在和计划进入商 业部署。２０１８年３月底ＦＣＣ授权批；佳了ＳｐａｃｅＸ公司提 出的ＮＧＳＯ卫星互联网计划，该计划第一阶段将在２０２７ 年３月之前在ＬＥＯ上部署完成４４２５颗卫星，以在全球范 围内提供宽带卫星网络服务 ，并计划在第二阶段补充发射 图１机械转动抛物面天线 ７５１８颗ＬＥｏ卫星，最终为用户提供高达１Ｇｂｐｓ的宽带服 ＲＡ ＤＩｓＯ ４１ 无线技术 务。截至２０１８年４月，ＦＣＣ已经批准了５２６４颗ＬＥＯ卫 星，包括ＳｐａｃｅＸ、ＯｎｅＷｅｂ、Ｔｅｌｅｓａｔ、Ｓｐａｃｅ Ｎｏｒｗａｙ 等公司。图２为ＯｎｅＷｅｂ公司提出的由１９８０颗卫星组成 技术，具有快速灵活的波束指向，特别适合于ＮＧＳＯ卫星 业务和飞机、船舶、汽车等移动平台应用 的ＬＥＯ星座计划。 目２（）ｌ】ｅＷ Ｌ、ｌ、的Ｉ Ｉｉ（１卫星星厘计划 ＮＧＳＯ星座系统的发展对当前的机械转动天线的技术 和功能提出巨大的挑战。由于ＬＥＯ卫星的速度非常快（约 为７ ５ｋｍ／ｓ），卫星的过顶时间非常短（仅为几分钟），用户 终端需要快速调整天线指向以跟踪卫星，并且卫星星座之间 需要复杂的波束切换和频繁的网络切换，例如通信链路从一 颗卫星移动到另一颗卫星，或是从一个波束切换到另一个波 束，或是ＬＥＯ星座与ＭＥＯ星座、ＧＥＯ卫星之间的网络互 操作。因此，卫星通信终端天线需要具备快速波束切换和卫 星跟踪的能力，以满足卫星链路连接不断变化的需求，并且 为适应高速移动平台的应用，天线必须具备低轮廓的外形。 此外，天线在波束控制方面需要具备灵活性，即将推出的大 规模ＬＥＯ卫星星座计划使用目前ＧＥＯ卫星正在使用的Ｋｕ 频段．将会导致卫星干扰问题越来越严重。因此，卫星终端 天线还必须具备精确的对星指向、严格的天线旁瓣控制和一 定的干扰抑制能力。 平板天线的出现将解决当前卫星终端天线面ＩＩ￣ｌａ９诸多不 足，是推动卫星互联网实现商业化的关键。平板天线采用电 子方式控制和形成波束，能够瞬间切换波束以实现网络无缝 切换与卫星跟踪，相对于目前使用的机械式卫星天线，具有 明显的优势。第一，平板天线只有很少或没有移动部件，不 会产生决定天线寿命的移动部件磨损情况，这对ＮＧＳＯ卫 星应用尤其重要。第二个优势是可以瞬间实现波束切换和对 星，从而实现持续稳定和低延时的通信。第三个优势是天线 低轮廓、重量轻、尺寸小，很适合安装在移动平台实现卫星 移动通信应用。此外，平板天线的电子控制特性具有很强的 灵活性，可利用软件无线电技术解决系统共存之间的频谱共 享问题、动态频谱分配和卫星干扰问题。 目前卫星通信领域正在出现多种平板天线新技术，天线 取消了移动部件，具有低轮廓外形，采用电子控制波束形成 ４２ 。 ２相控阵平板天线 目前机械转动抛物面天线最流行的替代品是相控阵天 线。相控阵天线是由阵列天线发展起来的一种平板天线，由 多个天线阵元组成，通过改变阵列中各天线阵元的信号相位 关系来实现波束指向 ，通常没有移动部件，具有低轮廓外 形。相控阵天线有两个基本类型：无源电子扫描阵列（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｓｃａｎｎｅｄ Ａｒｒａｙ，ＰＥＳＡ）和有源电子扫描 阵列（Ａｃｔｉｖｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｓｃａｎｎｅｄ Ａｒｒａｙ，ＡＥＳＡ）。 ＰＥＳＡ相控阵是最常见的类型，所有的阵元共用一个发射／ 接收（Ｔｒａｎｓｍｉｔ／Ｒｅｃｅｉｖｅ，ＴＲ）单元，结构和功能简单。 ＡＥＳＡ相控阵的每个天线阵元都有一个的ＴＲ组件，图 ３为ＡＥＳＡ相控阵天线结构，每个ＴＲ组件都包含一个移相 器和放大器，通过调整从每个天线阵元发射信号的相位和幅 度来形成波束，可以同时在多个频率上以不同方向形成多个 波束，整个过程都是电子控制完成的。从２０世纪５０年代以 来，相控阵天线一直在使用，主要用于雷达领域。 ３ ＡＥＳＡ相控阵天线结构 相控阵平板天线在航空业中越来越受到欢迎，但也存在 一些。主要是由于平板天线的扫描角度有限，通常超过 ６０度的视角会导致天线的增益损失、效率降低。例如，在顶 部安装了平板相控阵天线的飞机与位于赤道上空的ＧＥＯ卫 星通信，当飞机越过纬度超过６０度的地区时，天线的增益 下降、波束变宽，从而导致天线的吞吐量降低，并可能会导 致邻星干扰（Ａｄｊａｃｅｎｔ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ＡＳＩ）。当 然，相控阵天线也可以设计为曲面，为ＧＥＯ卫星提供更宽 范围的覆盖，但这会导致天线控制更复杂，成本也更高。然而， 近几年随着ＬＥＯ和ＭＥＯ卫星星座越来越普遍，卫星通信 市场正在从ＧＥ０卫星转向ＮＧＳＯ卫星。平板天线将不再 局限于只能指向赤道上空的固定ＧＥＯ卫星，而能够保持在 其高性能的扫描范围内，在不同的ＮＧＳＯ卫星之间进行切换， 天线扫描角度受限的问题将会消失。 传统的相控阵天线技术和应用所面ＩＩ￣Ｒ，ｇ最大挑战是天线 无线技术 成本过高，难以进入消费市场。这主要是由于相控阵天线需 了传统相控阵天线中所采用的由大量移相器、功率放大器、 馈电网络等电子元件组成的架构，采用了具有数字波束形成 要控制成千上万个ＴＲ组件单元（移相器、放大器等）， 使它们保持协调一致和相位对齐，同时还要在变化的温度环 境下长时间运行，控制过程非常复杂。而且，天线的功率管 理也必须控制耗电的移相器和放大器组件。此外，移相器、 功能的专用集成电路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ—Ｓｐｅｃｉｉｆｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ，ＡＳＩＣ）微芯片。每个ＡＳｌＣ芯片与一个很小的贴 片天线相连组成一个基础天线元件，采用嵌入式微处理器动 放大器和其他馈电部件的运行会产生较大的功耗，在某些情 况下可以达到ｌＯ００Ｗ。 态控制每个元件的信号相位，从而在任何方向上形成波束。 图５为芯片级相控阵天线的组成结构。 目前商业市场上较成熟的相控阵平板天线是ＴｈｉｎＫｏｍ 公司的机械相控阵天线。图４为ＴｈｉｎＫｏｍ的Ｋｕ频段相控 阵天线ＴｈｉｎＳａｔ ３００，由发射和接收两个的天线孔径组 成。ＴｈｉｎＫｏｍ的机械相控阵结构提供了很快的切换速度， 在瞬时带宽、宽视角性能、功耗和孔径效率方面没有全电子 扫描相控阵天线的，可在高纬度地区提供更高的吞吐 量，实现上行７０Ｍｂｐｓ和下行１５Ｍｂｐｓ的数据传输速率 Ｊ。 ＴｈｉｎＫｏｍ在２０１８年５月宣布其相控阵天线可在ＬＥｏ、 ＭＥＯ和ＧＥｏ卫星网络之间进行互操作。测试表明该天线 可实现小于８００ｍｓ的切换速度，这已被ＬＥＯ和ＭＥｏ服 务提供商确定为足以在快速移动的卫星之间进行波束切换而 不会中断连接１５１。 图５芯片级相控阵天线结构 ３．２超材料波束形成技术 超材料是一种具有特殊结构和特性的新型材料，超材料 元件设计为小于作用信号的波长，使其能够控制无线电信号 的传播，实现对信号的阻挡、吸收、增强或弯曲等传播特性 的改变。超材料天线并不像传统抛物面天线那样反射卫星信 号，也不像相控阵天线那样产生和控制数干个信号，而 是利用具有可调谐的材料元件结构散射无线电信号，来创建 全息波束。图６为超材料波束形成技术的原理。波束的方向 图４ ＴｈｉｎＫｏｍ公司的机械相控阵天线 由被激活的元件控制，激活时元件散射信号辐射的能量，通 过软件控制和改变激活可调元件的分布，可产生指定方向上 ３新一代平板天线技术 由于高通量卫星（Ｈｉｇｈ—Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ， ＨＴＳ）和ＮＧＳｏ卫星星座的迅速发展，持续推动对移动性 和大容量数据接入的需求，因此卫星通信市场需要高性能、 低价格的新一代平板天线。然而现有的天线在制造成本、频 谱效率、功率效率以及可扩展性方面，难以满足卫星移动业 务的新需求。 最近几年随着集成电路技术、新材料技术和微波传播 控制理论的突破性发展，卫星平板天线才产生了技术上的飞 的波束，并且调整激活元件的模式可控制波束的极化方式和 任意极化角度。 跃并极大降低了天线成本。新一代平板天线主要采用三种技 术：芯片级相控阵技术、超材料波束形成技术和光学波束形 成技术。 ３．１芯片级相控阵技术 图ｈ超材料波束形成 芯片级相控阵技术是利用先进的微电子和芯片设计技术 大幅度降低传统相控阵天线的成本。芯片级相控阵技术抛弃 ３．３光学波束形成技术 光学波束形成技术是利用计算建模、材料科学和微波电 雕２０ 憎９‘４３ ＿ｒＪ 一 子学的最新发展，创建的一种新型的微波折射波束形成器， 对无线电信号传播方式进行严格的控制，实现波束形成。与 相控阵天线相比，该技术使用光学波束形成器，显著减少了 所需的电子元件，天线电路可减少７０％至９５％，极大地降 低了天线的成本和功耗。图７为光学波束形成技术的原理。 整个天线由排列成蜂窝状的多个可扩展模块组成，天线的每 个模块类似一个光学透镜，将无线电波的能量聚集到很小的 有源阵列上，控制微波折射程度，即可形成不同方向的波束。 ４新一代平板天线公司及其天线特性 Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｓｋｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ（ＮＳＲ）公司在２０１８年３ 月发布的研究报告《Ｆｌａｔ ＰａｎｅＩ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ａｎｔｅｎｎａｓ，３ｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ》中预测，２０１７年到２０２７年之间将有侣Ｏ万个电 调平板天线进入卫星通信市场，ＬＥＯ星座将推动８８％的需 求，消费类宽带将成为平板天线的最大市场 。为适应ＬＥＯ 和Ｍ ＥＯ星座的移动性和大容量的发展需求，全球多家公司 目前正在研究和开发新一代卫星通信终端平板天线，其中， Ｐｈａｓｏｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ公司采用了芯片级相控阵技术，Ｋｙｍｅｔａ 公司采用了超材料波束形成技术，Ｉｓｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ公司 采用光学波束形成技术。这些公司已经与多家卫星公司建立 了合作关系，下面将分别对其进行介绍。 ４．１ Ｐｈａｓｏｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ公司的芯片级相控阵天线 Ｐｈａｓｏｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ公司成立于２００５年，技术研发中 心位于英国伦敦。该公司成立的目的是为了解决在高速列 车上提供宽带互联网服务的问题，此后发展了独特的平板 天线技术，以适合陆地移动、航空和海上卫星通信应用。目 前Ｐｈａｓｏｒ的平板天线已经过测试能够与ＧＥｏ、ＭＥ０和 ＬＥｏ在内的各种类型的卫星系统进行通信 。 Ｐｈａｓｏｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ的创新性在于开发了具有数字波束 形成功能的ＡＳｌＣ微芯片和采用模块化设计架构。Ｐｈａｓｏｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ的天线没有移动部件，不使用移相器和放大器， 而是使用了大量的ＡＳＩＣ芯片，每个芯片都连接到一个小 型贴片天线，属于有源天线。嵌入式微处理器动态地控制 天线中所有单元的信号相位，在指定方向上形成发射或接 ４４ Ｎ＾ 。 收波束，从而对可视范围内的任何卫星进行动态指向和跟 踪。Ｐｈａｓｏｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ公司目前与加拿大卫星公司Ｋｅｐｌｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ进行合作，共同开发用于ＮＧＳＯ应用的 新一代卫星终端天线。天线采用低轮廓，可以是平板的或是 共形的，能够无缝嵌入移动平台，天线系统紧凑可靠，可以 承受火车、飞机、车辆和轮船的振动和高速移动的工作压力， 从而满足多个使用场景和市场的连接需求，图８为Ｐｈａｓｏｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ公司推出的平板电调天线。 圈Ｈ Ｐｈａｓｏｒ Ｓ（￣ｌｕｔｉｔｍ ｓ的平板天线 Ｐｈａｓｏｒ天线内部由许多较小的重复模块组成，如图９ 所示。每个模块安装在两块印刷电路板（ＰＣＢ）上，上面一 块ＰＣＢ前面为阵列贴片天线，后面为ＡＳＩＣ微芯片 下面 一块ＰＣＢ为系统提供电源和控制，所有这些组成部分堆叠 起来都不到１英寸。Ｐｈａｓｏｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ的模块化设计使天 线可以在不降低性能的情况下进行灵活的扩展，使甩的模块 越多，则天线面积越大、增益越高，连接数据速率越高。因 此只需根据需求和成本约束向天线调整模块组合，就可以满 足不同的应用需求。 图９ Ｐｈ；ｉｓ￣ｒ Ｓｏｌｕｔｉ（）ｌｌＳ平扳天线的内邵结构 Ｐｈａｓｏｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ与卫星通信运营商Ｉｎｔｅｌｓａｔ、 Ｈｉｓｐａｓａｔ、ＬｅｏＳａｔ、Ｋｅｐｌｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，机上网 络提供商Ｇｏｇｏ和海上网络提供商ＯｍｎｉＡｃｃｅｓｓ、Ｈａｒｒｉｓ ＣａｐＲｏｃｋ在天线上进行了合作。Ｐｈａｓｏｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ目前的 产品主要针对Ｋｕ频段，Ｋａ频段和×频段的天线开发正在 进行中。该公司正在对其电调相控阵平板天线进行全面的系 统测试，计划将于２０１９年发布商业版本。 ４．２ Ｋｙｍｅｔａ公司的超材料波束形成天线 Ｋｙｍｅｔａ公司成立于２０１２年，总部位于美国华盛顿。 Ｋｙｍｅｔａ的创新性在于使用超材料技术开发平板天线，以 满足卫星移动通信对终端天线要求的重量轻、轮廓低、高速 ＿季慧孥 ．． ｎ． 移动接入并且价格低。Ｋｙｍｅｔａ的新型卫星终端平板天线 ｍＴｅｎｎａ技术以电子方式产生和控制天线波束指向，天线没 有机械部件，也不使用移相器和放大器，属于无源天线，用 于卫星通信移动互联网市场 。 Ｋｙｍｅｔａ公司的基于超材料的天线与当今市场上的其他 相控阵平板天线存在显著差异。Ｋｙｍｅｔａ技术不像传统的抛 物面天线那样反射微波，也不像相控阵天线那样创建数干个 Ｉｎｔｅｌｓａｔ、Ｉｎｍａｒｓａｔ、Ｔｅｌｅｓａｔ、ＳＥＳ、ＨＩＳＰＡＳＡＴ等卫星 运营商的入网许可，这意味着Ｋｙｍｅｔａ的终端能在他们的卫 星网络中使用，而不会产生邻星干扰的隐患。 ４．３ ＩｓｏｔＴｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ公司的光学波束形成天线 Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ公司成立于２０１４年，位于英国伦 敦。Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ创新性地提出了基于光学波束形成 技术的新型电子扫描天线，通过控制电波传播方式实现波束 形成，开发用于低成本、低功耗、无限瞬时带宽和无缝切换 的卫星终端，支持在同一天线孔径下发送和接收信号。图１ ２ 为Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ的Ｋｕ频段的光学波束形成天线，波 束扫描范围可达到＋／一７０度 Ｊ。 信号，而是采用具有可调谐的超材料元件的薄结构产生 波束形成，具备重量更轻、尺寸更小、功耗更低的优点。图 １Ｏ为Ｋｙｍｅｔａ平板天线。 图１０ Ｋｙｍｅｔａ的平板天线 Ｋｙｍｅｔａ的天线使用超材料（薄膜晶体管）的特殊结 构创建全息波束，该结构具有可调节的超材料元件，用于发 射和接收卫星信号。与相控阵天线相比，Ｋｙｍｅｔａ的方法显 图Ｉ２ Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ的ＫＩ１频段的光学波氧形成天线 相控阵列天线技术需要数量庞大的馈源才能在给定的方 向上产生一个波束，每个馈源通道都有多个成本较高的电子 器件，从而导致了天线价格昂贵。而Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ通 过使用光学器件大规模地减少电路，仅使用相控阵天线方案 ２０％的组成元件，对于一个６５ｃｍ的Ｋｕ频段卫星终端天线， 相控阵天线可能会有４０００个元件，而Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ 著增加了天线元件的密度（Ｋｕ频段终端天线ＫｙＷａｙ拥有 ３００００个元件），这意味着可以简单地通过软件激活或 关闭天线元件来建立和改变相位关系，以产生所需方向的波 束，如图１１所示。Ｋｙｍｅｔａ的天线所采用的超材料的生产方 式与液晶显示屏（ＬＣＤ）相同，适合大规模生产，还将随着 产量的增加而降低成本。目前Ｋｙｍｅｔａ公司已经与ＬＣＤ制 造商Ｓｈａｒｐ公司合作建造了天线生产线。 只有不到８００个元件，从而显著降低成本，预计天线制造成 本将低于１０００美元，相比传统相控阵和平板天线价格降低 约９０％。 图１ １ Ｋｙｍｅｔａ的超材料波束形成技术 Ｋｙｍｅｔａ的卫星平板天线ＫｙＷａｙ的重量约为９公斤， 长度为７０ｃｍ，厚度仅为８厘米，工作在Ｋｕ频段。天线的 功耗很低，波束形成功率不到１ Ｗ的，天线子系统模块功率 约３０Ｗ。天线的增益较高，接收增益为３３ｄＢ，发射增益 为３２．５ｄＢ．可使用单个天线口径进行发射和接收。Ｋｙｍｅｔａ 公司从２０１７年１０月开始生产平板天线ＫｙＷａｙ，并已获得 （下转第５３页） 图１３ ｌｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ的平板天线 ｃＨ｜ ２０ ９Ｏ ４５ １８ＤＩ『 Ｉ科普园地ｉ 进入实用阶段。”刘多坦言道。目前全球数据流量仍在快速 增长，为深度学习所需的海量数据提供良好基础；ＡＩ芯片创 新频繁，云端深度学习计算平台的需求也在快速释放；以语 在中国的Ａｌ产业发展中，学术研究、产业化实现和应 用先行，随后基础理论和核心技术 决速创新跟进。在具体行 业应用方面，中国各垂直领域ＡＩ企业集中，医疗健康、金融 和智能商业领域渗透较多。 值得注意的是，随着Ａｌ研究的深入及对Ａ１人才培养的 音识别、机器视觉为代表的ＡＩ技术快速成熟，相关企业数量 正在加速增长。 从产业分布而言，刘多表示，当前ＡＩ全球化趋势明显， 但不同地域也呈现相应特点。美国仍是Ａｌ核心发源地之一， 具备基础理论、核心平台、应用技术及优势企业。加拿大以 技术创新孵化、人才培养、商业化落地为产业发展特点，英 国兼具学术研究、创业创新和应用技术创新，德国则依据Ａｌ 技术大力发展智能制造。 需求，ＡＩ企业正在加速全球布局，包括谷歌、百度、亚马逊、 微软等企业均在中美设有相关研究机构。“人工智能的发展 需要全世界的智慧，全球企业、机构应该加强合作，打破ＡＩ 学术研究的国界。”商汤科技创始人、中文大学教授汤 晓鸥表示，“Ａｌ需要全球各国共同努力，合作推进，ＡＩ的学 术研究没有国界。”（转自《２１世纪经济报道》） （上接第４５页） Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ平板天线的模块化设计使天线具有 很强的可扩展性。图１ ３为Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ平板天线模 制造和低成本是决定新一代平板天线走向商业化成功的关 键。嘲 块的拼接组合。天线终端是由多个光学波束形成模块组成的， 对于特定的应用和产品要求，只需根据扫描功能来调整模块 的数量和位置，即可实现天线孔径的缩放。此外，天线的模 参考文献： ［１１ ｏ３ｂ ｍＰｏｗｅｒ．ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｅｓ．ｃｏｍ／ｎｅｔＷ（ ｒｋｓ／ ０３ｂ－ｍｐｏｗｅｒ 块化特性使其方便地扩展成曲面，实现天线终端与平台的形 状相匹配，从而减小在大角度扫描时增益损失的影响，这在 航空应用中非常关键。 Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ的主要商业合作伙伴是 ｌ２１．ＦＣＣ ＡＵｔｈｏｒｉｚｅｓ ＳｐａｃｅＸ ｔｏ Ｐｒｏｖｉｄｅ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ．２ｏ１８ ｏ３．２９ ｈｔｔｐｓ：／／ｗＷＷ．ｆｃｃ ｇｏｖ／ｄｏｃｕｍｅｎｔ／ｆｃｃ—ａｌｊｔｈｏｒｉｚｅｓ—ｓｐａｃｅｘ—ｐｒｏｖｉｄｅ— ｂｒｏａｄｂａｎｄ—ｓａｔｅｌｌｉｔｅ－ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｉｎｍａｒｓａｔ、ＳＥＳ、ＯＲｅＷｅｂ和Ａｖａｎｔｉ，业务领域覆盖 了从航空到消费宽带的整个卫星应用。计划在２０１９年年 底向用户提供天线原型，到２０２０年将开始批量生产。 Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ目前正在开发Ｋｕ和Ｋａ频段的平板 天线，初步将为ＳＥＳ公司的ＭＥＯ卫星Ｏ３ｂ ｍＰＯＷＥＲ 开发Ｋａ频段工作的平板天线，然后将为ＯｎｅＷｅｂ公司的 ＬＥＯ卫星开发Ｋｕ频段的平板天线。Ｋｕ终端的厚度约为 １０ｃｍ，而Ｋａ终端的厚度将更薄。 ｌ３１张光义．相控阵雷达原理ｌＭ Ｊ．国防Ｉ业出叛社． ２ｏＯ９ Ｅ４Ｉ ＴｈｉｎＫｏｍ Ｐｈａｓｅｄ－Ａｒｒａｙ Ａｅｒｏ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｒｅａｄｙ Ｎｏｗ ｆｏｒ ＬＥＯ．２ｏ１８．Ｏ５．３１．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｈｉｎｋｏｍ．ｃｏｍ／ ｔｈｉｎｋｏｍ——ｐｈａｓｅｄ－ａｒｒａｙ——ａｅｒｏ——ａｎｔｅｎｎａｓ——ｒｅａｄｙ——ｎｏｗ—— ｆｏｒ－ｌｅｏ￣ ［５１ ＴｈｉｎＫｏｍ Ｔｈｉｎｓａｔ－３００ ｈｔｔｐ：，，ＷＷＷ．ｔｈｉｎｋｏｍ． ５未来的发展与展望 近几年出现的航空、海上和陆地移动卫星通信应用是推 ＣＯｒｎ／ａｎｔｅｎｎａ—ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｔｈｉｎｓａ℃ ３００—２ ｌ６｝Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ａｎｔｅｎｎａｓ．３ｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ． ２０１８．０３．ｈｔｔｐ ／／ｗｗｗ．ｎｓｒ．ｃｏｍ／ｒｅｓｅａｒｃｈ—ｒｅｐｏｒｔｓ／ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ－ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ－，／ｆｌａ￡一ｐａ门ｅＪ—ｓａｔｅｌｌｉ ｒｅ－ ａｎｔｅｎｎａｓ－３ｒｄ－ｅｄｉｔｉｏｎ／ 动平板天线创新发展的关键。卫星通信将继续向移动宽带接 入和无处不在的物联网应用领域发展，为了实现移动化、宽 带化、低时延的卫星网络接入，未来卫星终端天线需要采用 更高效的天线技术和频谱利用技术，天线需要更多的适应性 外形，将继续向低轮廓和多波束方向发展。 性能和成本一直是制约平板天线发展的主要因素， ｌ７１ Ｐｈａｓｏｒ’ｓ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇＹ ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ ｐｈａｓｏｒｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．ｃｏｍ／ｐｈａｓｏｒｓ－ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １８１ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｋｙｍｅｔａｃｏｒｐ．ｃｏｍ／ ［９１ Ｚｓｏｔｒｏｐｉｃ ＳｏｌＵｔｉｏｎ—Ａ ｎｅｗ ｃｌａｓｓ ｏｆ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｓｏｔｒｏｐｉｃｓｙｓｔｅｍｓ．ｃｏｍ／ｓｏｌｕｔｉｏｎ／ 天线的指向精度、波束扫描的灵活性、带宽效率和干扰抑 制能力将是平板天线技术发展的重要标准，天线的规模化 ２０ １８：５３ 目ＪＪ
