Развитие индустрии широкополосных спутников в период с 2012 по 2023 год можно назвать беспрецедентным и непредсказуемым. В этой статье представлен обзор исторических вех, развития систем и проблем, с которыми столкнулись широкополосные спутники за последнее десятилетие. Основное внимание в ней уделено развитию трех спутниковых систем:

Негеостационарная орбита (NGSO)

Созвездия на низкой околоземной орбите (LEO)

Геостационарная орбита (ГСО)

Восхождение радиочастотных чипов спутниковой связи

Согласно статистике OSSTP, в апреле 2022 года более 20 независимых организаций подали заявки в FCC на получение доступа к рынку в секторе спутниковой связи США. Эти заявки направлены на предоставление услуг фиксированной широкополосной связи с использованием в общей сложности 70 000 спутников, работающих в диапазонах Ku, Ka и V. Некоторые компании уже приступили к развертыванию спутников. К декабрю 2022 года такие компании, как OneWeb и Starlink, запустили более 4 000 спутников на негеостационарную орбиту (NGSO).

Технологическая база и нормативная основа для этих спутниковых систем были заложены в основном в конце 1990-х - начале 2000-х годов, причем первые системы, такие как Skybridge и Teledesic, заложили основу. Хотя эти ранние спутниковые сети не имели коммерческого успеха, они дали толчок развитию всей спутниковой индустрии и помогли продвинуть создание технических и нормативных стандартов в рамках Международного союза электросвязи (МСЭ).

Десятилетие развития широкополосных спутников

В ноябре 2012 года авторитет спутниковой индустрии и предприниматель Грег Уайлер подал в МСЭ заявку на использование Ku-диапазона для широкополосной спутниковой связи. Это положило начало процессу оценки систем следующего поколения на негеостационарных орбитах (NGSO), таких как OneWeb, Starlink, Lightspeed и Kuiper. В тот же период начали предоставлять услуги спутники с геостационарной орбиты (GSO) высокой емкости, такие как Viasat-1, и спутники на средней орбите (MEO), такие как O3b. O3b считается одной из самых успешных спутниковых сетей, предоставляющих услуги связи высокой емкости.

Запуск широкополосных спутников стал первым этапом сотрудничества, в том числе работы Уайлера с компанией Google, а позже - партнерства с компанией SpaceX и генеральным директором Tesla Элоном Маском. Вместе они добились значительных успехов в области широкополосного спутникового доступа NGSO, что в конечном итоге привело к созданию OneWeb и Starlink.

The РЧ-чипы используемые в этих спутниковых системах, играют важнейшую роль в обеспечении эффективной связи, обеспечивая надежную обработку сигналов и преобразование частоты. РЧ-чипы необходимы как для передачи, так и для приема высокочастотных сигналов, которые необходимы для функционирования систем спутниковой связи.

Проблемы технологии спутниковой связи

В последнее десятилетие спутниковая индустрия столкнулась с различными технологическими и нормативными проблемами, которые препятствовали развитию РЧ-чипы для спутниковой связи. Основные технические задачи включают:

Недорогие решения: Спутниковая индустрия нуждается в экономически эффективных решениях для производства и развертывания радиочастотных чипов в больших количествах для систем NGSO.

Пользовательские терминалы: Еще одним препятствием является разработка надежных пользовательских терминалов, способных поддерживать требования спутниковой связи. Терминалы должны обрабатывать сигналы со спутников, находящихся на разных орбитах, что требует передовых технологий. РЧ-чипы.

Твердотельные усилители мощности (SSPA): Разработка высокоэффективных SSPA, особенно на основе GaN (нитрид галлия) и GaAs (арсенид галлия), имеет решающее значение для улучшения характеристик РЧ-чипы.

Лаунчеры: Наличие надежных ракет-носителей для запуска спутников и обеспечения их запуска. РЧ-чипы Эффективная работа в космосе - сложная задача.

С точки зрения регулирования, ключевыми проблемами являются управление помехами и распределение спектра, особенно в контексте систем NGSO, которые используют частоты совместно с существующими сетями связи. Сайт FCC и другие регулирующие органы работают над созданием правил, которые позволят сбалансировать потребности спутниковых операторов и защитить существующие наземные сети.

Эволюция радиочастотных микросхем спутниковой связи

Дизайн и функциональность РЧ-чипы на спутниковую связь влияют различные факторы, в том числе:

1.Технология терминалов: Использование традиционных параболических антенн или антенн с фазированной решеткой в пользовательских терминалах. Хотя параболические антенны дешевле, антенны с фазированной решеткой позволяют более эффективно переключать и отслеживать спутники, хотя и дороже. В наземных терминалах Starlink используются антенны с фазированной решеткой для предоставления интернет-услуг с низкой задержкой.

2.Усиление мощности: Микроволновые твердотельные усилители мощности (SSPA) являются ключевыми компонентами в системах спутниковой связи. Такие компании, как Akash Systems, разрабатывают решения, использующие усилители мощности на основе GaN, которые позволяют повысить эффективность с 30% до более чем 50%, улучшая общую производительность РЧ-чипы.

3.Управление спектром: По мере роста числа спутников NGSO увеличивается конкуренция за частотный спектр, что делает необходимым РЧ-чипы для соответствия строгим ограничениям плотности потока мощности, определенным ITU и FCC.

Перспективы развития радиочастотных микросхем в спутниковой связи

Спутниковая индустрия продолжает развиваться, растет спрос на РЧ-чипы которые поддерживают технологии связи следующего поколения. Будущее спутниковых сетей во многом зависит от развития передовых РЧ-чипы которые могут эффективно обрабатывать высокочастотные сигналы, обеспечивая надежную и прочную связь.

По мере запуска все большего количества спутников и охвата все большего количества регионов спутниковой широкополосной связью, спрос на РЧ-чипы будет продолжать расти. Постоянное развитие РЧ-чипы Разработанная для систем NGSO, будет играть ключевую роль в обеспечении успеха будущих сетей спутниковой связи.

Заключение

За последнее десятилетие спутниковая индустрия добилась значительных успехов: такие ключевые игроки, как Starlink и OneWeb, вывели на орбиту тысячи спутников. Однако проблемы в области технологий и регулирования остаются, особенно в области разработки РЧ-чипы которые имеют решающее значение для спутниковой связи. Будущее широкополосных спутников зависит от преодоления этих препятствий, постоянного совершенствования радиочастотный чип технологий, а также обновление нормативно-правовой базы для содействия инновациям.