¿Cómo cambia Quantum la forma de su antena? (Se acaba de lanzar el satélite de telecomunicaciones insignia del Reino Unido)

El lanzamiento de satélites de telecomunicaciones Quantum: Flagship UK de la BBC incluye lo siguiente:

Una cuarta parte de las grandes naves espaciales de telecomunicaciones del mundo se fabrican en Gran Bretaña, y la nueva plataforma Quantum se anuncia como un producto de próxima generación.

Está totalmente definido por software , lo que significa que se puede reconfigurar en el espacio para adaptarse a las condiciones cambiantes del mercado.

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Tradicionalmente, se han configurado en la fábrica antes del lanzamiento para realizar tareas muy específicas en mercados particulares.

Esto podría significar, por ejemplo, transmitir solo en ciertas frecuencias de radio con antenas con forma para crear la "huella" de tierra necesaria. Pero los mercados de telecomunicaciones no se detienen, y poder reconfigurar por completo una plataforma en órbita permitiría a un operador adaptarse a cualquier cambio en el panorama comercial, sin la necesidad de construir y lanzar otra plataforma a medida.

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El operador simplemente reprogramaría el satélite existente. Esas antenas podrían "cambiar su forma" electrónicamente, para adaptar las necesidades de ancho de banda, potencia y frecuencia del nuevo territorio al que se prestará servicio.

Y esto puede incluir circunstancias muy cambiantes, como la evolución de los requisitos de comunicación de los aviones durante el día mientras viajan en grupos a través de un corredor oceánico.

Las antenas electrónicas también son más resistentes a las interferencias, lo que dificulta que los regímenes autoritarios bloqueen las señales, incluidas las transmisiones de televisión, que no les gustan.

La ingeniería de huella generalmente implica deformar el plato reflector para que la energía se distribuya en la Tierra en una forma especial, o agregando hasta 100 bocinas de alimentación separadas en el plano focal de un plato grande para "micro-haces". El primero es estático, el segundo ofrece cierta flexibilidad pero a costa de otras cosas.

Para obtener más información sobre eso, consulte a continuación.

Pregunta: ¿Cómo cambia Quantum (el satélite de telecomunicaciones insignia del Reino Unido que acaba de ser lanzado) la forma de su antena o la forma de varias huellas de haz?


Discusión e imágenes de platos permanentemente deformados y vigas perfiladas en las siguientes preguntas y sus respuestas:


Obra de arte: UKSA ha invertido £ 65 millones en Quantum, la industria del Reino Unido invirtió £ 170 millones (ESA a través de BBC)

arriba: Ilustración: UKSA ha invertido 65 millones de libras esterlinas en Quantum, la industria del Reino Unido invirtió 170 millones de libras esterlinas abajo: La fabricación ha sido liderada por Airbus UK y SSTL (imágenes del artículo vinculado de la BBC acreditado a la ESA)

La fabricación ha estado a cargo de Airbus UK y SSTL (ESA a través de BBC)

Respuestas (1)

Según Airbus (quien construyó en gran parte el satélite), el sistema de antena se denomina Antena+ orientable electrónicamente (ELSA+) . ELSA+ es el resultado de un proyecto financiado por la ESA .

Sin embargo, no he podido encontrar ningún detalle sobre cómo se implementa. Supongo que esa información podría ser un secreto comercial.

Sin embargo, esto en realidad no es una tecnología particularmente nueva o revolucionaria. Si compró un AP WiFi en los últimos años, probablemente tenga algo en su hogar que haga lo mismo. Los radares militares han estado utilizando antenas activas dirigidas electrónicamente durante décadas.

Las dos tecnologías que creo que se están empleando aquí son la radio definida por software y la antena inteligente , más precisamente, las antenas inteligentes basadas en arreglos en fase adaptables .

La idea básica de SDR es reemplazar el circuito analógico de una radio con un software de procesamiento de señales. La idea básica de un arreglo adaptativo es combinar muchas antenas pequeñas en una antena más grande usando software. Ninguno de estos es nuevo, SDR ha existido desde la década de 1970, y hoy en día se puede hacer con hardware USB barato y software de código abierto; incluso se descubrió que algunos receptores de radio digital y TV digital de consumo baratos, e incluso tarjetas de sonido analógicas pueden ser ( ab) utilizados como DEG. Y como se mencionó anteriormente, MIMO (que transmite múltiples haces espacialmente separados entre un solo dispositivo de borde y AP) y MU-MIMO (que permite que el AP se comunique con múltiples dispositivos simultáneamente a lo largo de diferentes rutas espaciales) son partes esenciales de lo que hace que los estándares WiFi de la generación actual tan rapido.

Los arreglos adaptativos usan, entre otras cosas, diferencias de fase entre las antenas pequeñas para fortalecer la señal a través de interferencia constructiva o debilitarla a través de interferencia destructiva (cancelación), lo que le permite "formar el haz " en una forma particular.

Probablemente pueda ver cómo la combinación de las dos tecnologías (un conjunto de antenas que virtualmente puede "cambiar su forma" mediante la manipulación de las señales que entran y salen de sus miniantenas constituyentes, y un software de procesamiento de señales flexible, actualizable y maleable para proporcionar / analizar esas señales) de hecho permite las capacidades descritas en el artículo: reconfigurar el haz en cualquier momento.

Como se mencionó anteriormente, no pude encontrar fuentes para la implementación precisa, pero dado que estas son tecnologías ampliamente utilizadas y ampliamente disponibles en aplicaciones de consumo, industriales, médicas, de aviación, marítimas y militares en tierra, mares, y en el aire, es lógico que no haya necesidad de inventar algo radicalmente diferente para ponerlo en un satélite. Todo lo que se necesitó fue un par de décadas de la Ley de Moore, hasta que los requisitos de procesamiento ya no requieran una supercomputadora del tamaño de una casa con un presupuesto de energía de miles de kilovatios.

Noté que los platos se muestran como dos círculos planos y superpuestos en la obra de arte. Me pregunto si eso influye de alguna manera. Si el reflector es plano, entonces la resolución angular del haz formado y de su huella en la Tierra ( λ / d y λ R / d ) está limitado por el tamaño de la matriz d , no del reflector plano. ¡Creo que debe ser una matriz bastante grande y densa!