低轨星座的命是“天线”给的 | 海外
Caleb Henry，Debra Werner 作者
SpaceNews 来源
陈丽君 编译
美国波尔航空公司（Ball Aerospace）首席技术专家皮特·穆斯布鲁格（Pete Moosbrugger）曾在卫星2018大会上分享了一则故事，他提到有一个低轨通信卫星领域的企业家，在看到波尔航空公司太空船的表现时，发出了“我们无法承受那种精致的表现”的感慨，皮特认为该企业家的表现从某种侧面说明：目前，低轨通信卫星行业仍面临巨大挑战。
几十年来，但凡是以政府为主要客户的系统提供商，必须要根据商业市场的发展来调整自家的设计方案，正如皮特所说：“你自己完全明白你能改变什么、不能改变什么，在哪个合适的价格点上能够提供一个高性能的系统，最终完成商业闭环。”
在中低轨通信星座投资数十亿美元的企业家们，正在创建极为复杂的通信网络，最终能决定他们成功的关键，可能将是天线制造商所能提供的最大化吞吐量的高性能天线的成本。
“那些建设巨型星座的商业计划要想实现，即使不是全部也至少在很大程度上取决于高性能、低成本、高容量的低剖面天线的可用性，”全球VSAT论坛前秘书长大卫·哈特邵恩（David Hartshorn）在今年弗吉尼亚州泰森角举行的应用创新会议上如是说。
当今，约有十几家公司正在开发和制造平板天线或符合主机平台形状的天线。北方天空研究公司预计，从现在到2027年，这些公司平板天线的出货量将达到180万块，收入将超过80亿美元。
英国平板天线初创企业Phasor Solutions首席执行官大卫·赫尔夫戈特（David Helfgott）认为，天线的市场规模将会比北方天空研究公司预计的更大，他表示：“有些人将成为天线的早期用户，而还有一些人会等到天线成本下降后再进行采购，但商业宽带网络实现连接的潜在增长动力不容否认”。
星座开发商经常说通信卫星能够为边远农村、汽车和远程机械等提供通信服务，而天线开发商则是从一开始就更加关注价格较高的市场末端。从高消费的角度来看，游轮、游艇、动车以及飞机乘客，将首先享受宽带企业家宣称的“互联网万民共享”服务。最后，平板天线可以作为汽车、全球消费者宽带和物联网应用的连接终端，但前提是天线成本必须降低。
英国普里钦电路实验室天线组件负责人尼克·波茨（Nick Potts）说：“连接汽车和物联网将需要超低成本的天线，目前价格还没有降到足够低。”
先有鸡还是先有蛋？
多年来，天线制造商已经生产出适应地球同步通信卫星的悬挂式抛物面天线的高性能替代品，根据应用领域的不同，价格范围从几千美元到25万美元不等，例如，安装在建筑物侧面的天线成本远低于商用客机天线的建造成本。
新一代高性能天线即将问世。位于美国华盛顿雷德蒙德的凯米塔公司（Kymeta），去年开始向客户提供电子控制平板天线，这些天线可以安装在游艇、商船、拖拉机和急救车上。
加利福尼亚州霍桑市的ThinKom Solutions 公司的业务开发经理埃里克·刘（Eric Liu）表示，公司正在销售用于飞机和机动车的相控阵天线，这些飞机和机动车与现有地球静止卫星配合工作，同时也将与未来的中低轨星座兼容。
赫尔夫戈特表示，他所在公司（即上文提到的英国平板天线初创企业Phasor Solutions公司）将在公共汽车、游轮和游艇上，测试其低剖面电子控制天线，同时也正在准备对公司在航空领域改良的宽带天线进行现场测试。
此外，还有大量天线产品即将上市，很多企业已经计划在2019年开始发布平板天线，这些企业包括Isotropic Systems, Alcan Systems, C-Com Satellite Systems, SatixFy, AvL Technologies, Ball Aerospace, Rockwell Collins and Viasat。
在这些天线初创公司和资深天线制造商的共同努力下，星座开发商希望开创卫星通信的新纪元。由于新型天线的形状非常适合汽车、轮船、火车和飞机，其中气动阻力和低剖面是考虑的关键因素。
由于天线技术非常复杂，也有专家出来警告说，天线要想应用于低轨星座，需要同时跟踪两颗或多颗卫星，这是抛物面无法做到的，同时，它们还需要做到小巧耐用、抗信号干扰、卫星和安全链路的即时查找、完美降级以及很高的信号效率。
通用动力公司首席技术官蒂姆·斯洛依（Tim Shroyer）补充说，天线要想应用于低轨卫星领域，一个关键问题是防止相邻卫星的干扰。对于地球静止系统来说这已经是一个挑战，那么面对未来数千颗卫星发出成千上万波束的低轨星座，干扰可能会成为一个更严重的问题。
北方天空研究公司高级分析师达拉斯·卡萨波斯奇（Dallas Kasaboski）表示，就目前而言，平板天线的目标客户主要是“进展比较深入的小型卫星企业和政府客户，因为他们迫切需要平板天线，并可以为高价天线买单”，而最终平板天线可以像平板电视那样惠及大众。20年前第一批大型等离子电视售价高达20000美元，主要用于酒店和公司办公室，“后来在经历技术和价格的几次跨越式发展之后，如今我们每个人都可以在商场里购买到低价的平板电视了”。
大幅降价可能会对平板天线产生更大需求，但却存在先有鸡还是先有蛋的问题。卡萨波斯奇说：“为了降价，你需要市场收入支撑研发，反之，为了进入更大的市场，你又需要以更低的价格去迎合市场。”
市场辣么大，订单在哪里？
平板天线制造商希望通过与卫星开发商和投资者们共同努力，来实现天线的大批量生产，他们认为较低的价格可能会引发天线的广泛应用。
位于英国伦敦的Isotropic Systems公司正在开发一种兼容OneWeb计划的宽带星座终端。公司创始人兼首席执行官约翰·芬尼（John Finney）在卫星2018大会上曾表示：“在目标价格方面，OneWeb期望的数字是数百美元，而我们找到了实现这个目标的方法。”
芬尼表示，消费者终端的利润率将只占航空终端利润率的一小部分，但是高产量将影响整个供应链，并通过产品组合帮助公司削减成本。
供应商急切地等待批量订单。
美国天线组件公司任务微波技术(Mission Microwave Technologies)的销售和营销副总裁史蒂夫·里奇森（Steve Richeson）说：“在大多数地面站产品业务中，1000件是大订单，10000件可以算是非常大的订单，而蓝鸟是六位数接近七位数的超大订单”。然而“虽然关于合作关系的讨论有很多，但订单在哪里？”
计划为中低轨星座开发商供货的天线制造商表示，现在订购零件或者开始为新网络生产天线还为时过早。相反，他们正在改进技术并专注于简化制造。
美国波尔航空公司穆斯布鲁格说：“我们已经将含有所有关键部件的相控阵系统交付到我们的核心政府市场，现在我们更专注于研究可以大批量生产的设计方案，未来我们的技术图谱将直接映射到中低轨卫星星座。“
尽管OneWeb计划在今年年底推出其首批10颗卫星，SpaceX也正在发射宽带星座卫星原型，但这些星座还都没有开始运行。
昆达兹（Kundtz）说：“卫星制造商要想建设巨型星座，他们需要对用户终端技术的可用性有信心。而我们能让他们建立信心的最佳方式是将这些可以应用于巨型星座的天线终端技术投入市场。这样他们就可以看到这些产品，并了解它们将如何连接下一代卫星。“
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