O desenvolvimento do sector dos satélites de banda larga entre 2012 e 2023 pode ser descrito como sem precedentes e imprevisível. Este artigo apresenta uma panorâmica dos marcos históricos, dos desenvolvimentos dos sistemas e dos desafios enfrentados pelos satélites de banda larga na última década. Centra-se principalmente no desenvolvimento de três sistemas de satélites:

Órbita Não-Geoestacionária (NGSO)

Constelações de órbita terrestre baixa (LEO)

Órbita Geoestacionária (GSO)

A ascensão dos chips de RF para comunicações por satélite

De acordo com as estatísticas da OSSTP de abril de 2022, mais de 20 entidades independentes apresentaram à FCC pedidos de acesso ao mercado no sector das comunicações por satélite dos EUA. Estas candidaturas têm como objetivo oferecer serviços fixos de banda larga utilizando um total de 70 000 satélites que abrangem as bandas Ku, Ka e V. Algumas entidades já começaram a instalar satélites. Em dezembro de 2022, empresas como a OneWeb e a Starlink tinham lançado mais de 4.000 satélites de órbita não geoestacionária (NGSO).

O quadro tecnológico e as bases regulamentares destes sistemas de satélites foram estabelecidos principalmente no final da década de 1990 e no início da década de 2000, com os primeiros sistemas, como o Skybridge e o Teledesic, a lançarem as bases. Embora estas primeiras redes de satélites não tenham tido êxito comercial, desencadearam o desenvolvimento de todo o sector dos satélites e ajudaram a impulsionar o estabelecimento de normas técnicas e regulamentares no âmbito da União Internacional das Telecomunicações (UIT).

Uma década de desenvolvimento de satélites de banda larga

Em novembro de 2012, Greg Wyler, autoridade da indústria de satélites e empresário, apresentou um pedido à UIT para a utilização da banda Ku para comunicações por satélite de banda larga. Este facto marcou o início do processo de avaliação dos sistemas de órbita não geoestacionária (NGSO) da próxima geração, como o OneWeb, o Starlink, o Lightspeed e o Kuiper. Durante o mesmo período, satélites de órbita geoestacionária (GSO) de alta capacidade, como o Viasat-1, e satélites de órbita média (MEO), como o O3b, começaram a oferecer serviços. A O3b é amplamente considerada uma das redes de satélites mais bem sucedidas, fornecendo serviços de comunicação de alta capacidade.

O lançamento de satélites de banda larga foi objeto de colaborações iniciais, incluindo o trabalho de Wyler com a Google e, mais tarde, as suas parcerias com a SpaceX e o CEO da Tesla, Elon Musk. Juntos, fizeram progressos significativos no acesso à banda larga por satélite NGSO, levando à criação do OneWeb e do Starlink.

O Chips RF utilizados nestes sistemas de satélites desempenham um papel fundamental na garantia de uma comunicação eficiente, fornecendo um processamento de sinal robusto e conversão de frequências. Chips RF são necessários tanto para a transmissão como para a receção de sinais de alta frequência, que são essenciais para o funcionamento dos sistemas de comunicação por satélite.

Desafios da tecnologia de comunicação por satélite

O sector dos satélites enfrentou vários desafios tecnológicos e regulamentares na última década, que impediram o desenvolvimento de Chips RF para comunicações por satélite. Os principais desafios técnicos incluem:

Soluções de baixo custo: A indústria dos satélites necessita de soluções rentáveis para fabricar e utilizar chips RF em grande número para os sistemas NGSO.

Terminais do utilizador: O desenvolvimento de terminais de utilizador fiáveis que possam suportar os requisitos de comunicação por satélite é outro obstáculo. Os terminais têm de lidar com sinais de satélites em várias órbitas, o que requer Chips RF.

Amplificadores de potência de estado sólido (SSPA): O desenvolvimento de SSPAs de elevada eficiência, em especial os baseados em GaN (nitreto de gálio) e GaAs (arsenieto de gálio), é crucial para melhorar o desempenho de Chips RF.

Lançadores: A disponibilidade de veículos de lançamento fiáveis para lançar satélites e garantir que Chips RF trabalhar eficazmente no espaço é um desafio.

Do ponto de vista regulamentar, a gestão das interferências e a atribuição do espetro são preocupações fundamentais, especialmente no contexto dos sistemas NGSO que partilham frequências com as redes de comunicações existentes. A FCC e outros organismos reguladores estão a trabalhar para criar regras que equilibrem as necessidades dos operadores de satélite e protejam as redes terrestres existentes.

Evolução dos chips de RF para comunicações por satélite

A conceção e a funcionalidade do Chips RF para as comunicações por satélite são influenciadas por vários factores, incluindo:

1.Tecnologia de terminais: A utilização de antenas parabólicas tradicionais ou de antenas de matriz em fase nos terminais dos utilizadores. Embora as antenas parabólicas sejam mais baratas, as antenas phased-array permitem uma comutação e um seguimento mais eficientes dos satélites, embora a um custo mais elevado. Os terminais terrestres da Starlink utilizam antenas phased-array para fornecer serviços de Internet de baixa latência.

2.Amplificação de potência: Os amplificadores de potência de micro-ondas de estado sólido (SSPAs) são componentes-chave nos sistemas de comunicação por satélite. Empresas como a Akash Systems estão a desenvolver soluções que utilizam amplificadores de potência baseados em GaN, que podem aumentar a eficiência de 30% para mais de 50%, melhorando o desempenho global de Chips RF.

3.Gestão do espetro: À medida que o número de satélites NGSO cresce, a concorrência pelo espetro de frequências aumenta, o que torna essencial a Chips RF para cumprir os rigorosos limites de densidade de fluxo de potência, tal como definidos pela UIT e pela FCC.

Perspectivas futuras para as pastilhas de RF nas comunicações por satélite

O sector dos satélites continua a evoluir, com uma procura crescente de Chips RF que suportam as tecnologias de comunicação da próxima geração. O futuro das redes de satélites depende em grande medida do desenvolvimento de tecnologias avançadas de Chips RF que podem tratar sinais de alta frequência de forma eficiente, assegurando que a comunicação é robusta e fiável.

medida que mais satélites são lançados e mais regiões são cobertas por banda larga via satélite, a procura de Chips RF continuará a aumentar. O desenvolvimento atual de Chips RF adaptados para os sistemas NGSO desempenharão um papel fulcral para garantir o êxito das futuras redes de comunicações por satélite.

Conclusão

Na última década, a indústria dos satélites registou progressos notáveis, com intervenientes importantes como a Starlink e a OneWeb a colocarem em órbita milhares de satélites. No entanto, continuam a existir desafios a nível tecnológico e regulamentar, nomeadamente no que respeita ao desenvolvimento de Chips RF que são cruciais para as comunicações por satélite. O futuro dos satélites de banda larga depende da superação destes obstáculos, da introdução de melhorias contínuas na Chip RF tecnologia e assegurar a atualização dos quadros regulamentares para promover a inovação.