美国海军转向光学波束形成实时通信和连接

各向同性系统公司是宽带终端技术的开发商宣布与国防创新部门(DIU)签订天线评估和开发合同。其目的是测试基于该公司创新技术的多波束天线的能力光波束形成技术。

光学波束形成天线将根据海军服役的不妥协要求进行评估。图片(修改)由各向同性系统

DIU正在评估各向同性系统公司的波束形成天线技术和电路，以支持S-、C-、Ka-、Ku-、X-和q波段上运行的多轨道卫星之间的多链路平滑切换。

该公司的终端采用光学透镜模块设计，以适应海军舰艇有限的空间。评估人员将测试新系统在最恶劣的海军环境(包括海水、电磁干扰和强风)下运行的可靠性。

各向同性系统公司(Isotropic Systems)的首席执行官兼创始人约翰·芬尼(John Finney)表示:“在全球政府机构和军事行动面临的一些最具挑战性的条件下，各向同性系统公司(Isotropic Systems)已经破解了无缝、安全连接和通信的新时代的密码。”

他继续说，“我们将使海军，以及其他政府力量和机构，从低地球，地球同步-赤道和中地球轨道星座在一个单一的多波束平台上套利所需的所有能力。”

抛物面天线和相控阵的缺点

作为芬尼在智能2019射频设计研讨会上解释道在过去，卫星通信意味着地球同步卫星，在离地球22000英里的轨道上运行，并且从地球观察者的角度来看是静止的。抛物面反射器是一种不需要调整的大型机械装置，使用起来很有用。

但后来出现了廉价的发射系统和大量的低地球轨道卫星。这些设备从作战角度来说很有吸引力，因为它们是可更换的。问题是，从抛物面天线的立场，无论是在陆地上，在空中，或在海军舰艇上，他们只能看到几分钟。

另一项重要的技术，相控阵天线，可以有数千个元素，可以捕捉在太空中快速通过的卫星船队;在成千上万的元素中，必然有一个元素在任何时刻捕捉到其中的一个或多个元素。

相控阵。由各向同性系统提供的截图interintelligent UK 2019射频设计研讨会(14:50)

然而，主要的问题有两方面:一是价格昂贵，二是耗电以千瓦为单位。

各向同性系统的光学波束形成天线

各向同性系统的整体光学波束形成系统如下图所示，去掉一个透镜以说明传输点。

光波束形成。图片由各向同性系统

然后，如图左图(红色)所示，打开每个透镜下的适当透射点，将光束发送到目标的方向。同样的情况也可能发生在其他镜头上。

与阵列波束控制相比，单元波束控制。由各向同性系统提供的截图interintelligent UK 2019射频设计研讨会(18:42)

结果是有少量光束瞄准空间中适当的点。此时，计算过程有点类似于经典相控阵系统，但传输点的数量要少得多。由此带来的好处之一是巨大的电力节省。

如图所示，也有绿色和蓝色的传输，这意味着不止一颗卫星可以同时被访问。

美国海军为低轨卫星开辟了道路

像其他所有人一样，美国海军将远离静止的地球同步卫星通信，转向低轨道卫星群，每个卫星只可见几分钟，即使在这段时间内位置也会迅速变化。显然，笨重的抛物面天线，必须通过机械操纵，无法达到目的。

相控阵系统是一种很好的船舶中介，但即使在那里，高功率要求和冷却的需要是不可取的。当然，这些要求对飞机和导弹来说意味着更多的困难，因为每一瓦特都很重要。

由于廉价的、可替换的低地轨道卫星的实用性，在不久的将来，世界的卫星带宽容量将开始大幅扩大。此外，据推测，从地球上某一点到低轨道卫星的信号通路将会比光纤更快。

海军可能是这项技术的先驱者，而且这种方法可能成为将互联网服务传送到家庭、企业乃至手机的新途径。