Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2024

Таким образом, рассматривая во- прос технологии изготовления ЗС, можно отметить тренд актуальности АФАР-терминалов. В связи с этим необходимо сравнение и понимание взаимосвязи развития новых техно- логий, в первую очередь АФАР с ЭСЛ и традиционных антенных систем – в основном АС параболи- ческого типа. Смогут ли АФАР полностью вытес- нить традиционные антенны с рынка? Для начала отметим наиболее важ- ные особенности АФАР. 1. Основное преимущество – пол- ное отсутствие механически движу- щихся частей. 2. Как следствие пункта 1: l повышение надежности работы изделия (примерно на порядок по сравнению с электромеханиче- скими изделиями); l возможность значительного сни- жения цены антенны при серий- ном массовом изготовлении (как это наблюдается во всей электрон- ной технике, начиная от спутни- ковых ресиверов до смартфонов) за счет: – возможности минимизации руч- ного труда; – возможностей серийного изготов- ления на основе печатных плат. Фактор серийности, как часто утверждается, приводит к теорети- ческой возможности снижения стои- мости антенн данного типа до “це- левых” и ожидаемых всеми опера- торами спутниковой связи показате- лей от $200. Для сравнения: в поворотных ан- теннах по определению имеются как минимум следующие движущиеся части: двигатели, редукторы, под- шипники, датчики углового положе- ния, а для станций типа SOTM (Satcom-On-The-Move) дополни- тельно – вращающееся РЧ-соедине- ние (Rotary Joint), вращающееся контактное соединение (Slip Ring). Это приводит к значительному сни- жению показателей надежности, так как каждый из этих элементов – “слабое звено” в схеме надежности. И что самое главное, для изготовле- ния таких изделий необходим руч- ной труд сборщика РЭА, что по определению исключает достижение указанных выше целевых показате- лей по стоимости терминала. 3. Еще один плюс АФАР – чисто технический, но важный: электриче- ское, а значит, “быстрое” сканиро- вание луча дает возможность не только следить за КА при переме- щениях спутника или терминала, но и реализовывать различные алго- ритмы автосопровождения КА для работы в максимуме диаграммы на- правленности (ДН) антенны. Н едостатки АФАР со сканированием 1. АФАР из-за сложности изготовле- ния имеют ограничения по размерам. Антенны в виде АФАР для Ku-диа- пазона изготавливаются (серийно) только до размера апертуры 0,6— 0,8 м и не изготавливаются для бОльших типоразмеров (например, 1,2 м и более). Это связано с боль- шей сложностью в реализации схем сложения единичных излучателей (элементов), которых, для примера, в антенне 1,2 х 1,2 м Ku-диапазона при расположении элементов в сетке с шагом около λ /2 (где λ – длина волны) составит более 10 000 штук, а также с возрастающей про- порционально количеству элементов стоимостью. Печатное исполнение излучающей структуры АФАР, наряду с плотной компоновкой модулей каналов на RF-ASICS микросхемах, приводит к проблемам отвода тепла, с которыми сталкиваются и АФАР с разрежен- ной структурой, как в ССС Starlink. По этой причине некоторые компа- нии отказываются от полного скани- рования лучом антенны Ка-диапа- зона, а оставляют только сканирова- ние по одной оси, вторую оставляя с механическим перемещением. Но общий запрос на двумерное сканиро- вание ДН и исполнение антенн без механических элементов на практике приводит к более или менее класси- ческому построению АФАР. Таким образом, существует вполне обоснованное с технологической и экономической точки зрения ограничение размеров апертуры АФАР, особенно для высоких диа- пазонов частот, что приводит к ограничениям по скорости передачи информации. 2. АФАР с ЭСЛ имеют ограничения сектора сканирования луча +/-60 град от нормали к апертуре и поэтому не обеспечивают работу со всеми КА (на любых орбитах – ГСО, ВЭО, НКО) на подвижных объектах. Так, для КА на ГСО они приме- нимы только для областей, где спут- ник виден под углом места более 30 град. Для решения указанной проблемы имеются варианты реализации АФАР на базе нескольких непо- движных АФАР с переключением, а также варианты реализации меха- нических поворотных в азимуталь- ной плоскости ОПУ, что в любом случае приводит к значительному повышению стоимости ЗС. При работе с КА на ВЭО также имеются географические ограниче- ния по применению на краях зоны обслуживания при работе АФАР в составе терминалов типа SOTM. В общем случае антенные системы для ЗС ССС с КА на ВЭО должны иметь полноповоротное опорно-по- воротное устройство (ОПУ). Только тогда обеспечивается работа в любой географической точке зоны обслу- живания КА на ВЭО. К тому же вы- воду приходят авторы статьи [3]. При работе с КА на ГСО в Москве в лучшем случае максимальный угол места составляет 26 град, что делает невозможным применение АФАР, установленной на транс- портном средстве. 3. Коэффициент усиления (КУ) снижается пропорционально умень- шению проекции площади апертуры антенны в направлении на КА. Этот недостаток принципиально отсут- 57 2024 СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ И ВЕЩАНИЕ