Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа из Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института разработала прототип антенны под названием «Управляемая интеллектуальная решетка с подавлением помех и формированием луча» (HoNi BAJR), предназначенную для защиты каналов тактической спутниковой связи от помех в созвездиях диффузной низкой околоземной орбиты (pLEO) с низкими размерами, весом, энергопотреблением и стоимостью (SWaP-C).
В условиях конфликтной среды тактическая спутниковая связь (SATCOM) должна обеспечивать безопасность каналов для противодействия помехам. Созвездия pLEO из-за большого количества спутников предъявляют высокие требования к SWaP, а угрозы включают радиопомехи и сбор разведывательной информации. Изменение формы луча антенны в реальном времени для защиты сигналов наземных пользователей является ключом к поддержанию связи между спутником и пользователем. Майкл Кратон из группы тактической спутниковой связи Лаборатории Линкольна отметил, что для решения будущих задач необходимо разрабатывать масштабируемые радиочастотные апертуры с низкими SWaP-C, не жертвуя функциональностью, то есть добиваться высокой производительности с помощью более дешевого оборудования и заранее противостоять потенциальным угрозам.
Адаптивные антенные решетки предотвращают помехи путем быстрого изменения состояния луча (адаптивное формирование луча) и установки нулей в определенных направлениях. Однако их высокий SWaP ограничивает применение в ограниченных средах, таких как pLEO. Для решения этой проблемы команда разработала прототип сканирующей отражательной решетки HoNi BAJR, поверхность которой состоит из независимо управляемых отражающих элементов. Когда сигнал попадает на поверхность, каждый элемент отражает энергию с определенным фазовым сдвигом для формирования луча и блокировки помех. Такая отражательная решетка проста по конструкции, легко масштабируется и управляется. По сравнению с фазированной решеткой, она не требует усилителя для каждого элемента; сигнал собирается облучателем и объединяется в свободном пространстве, что значительно снижает SWaP, а энергопотребление уменьшается примерно на 95%.
Прототип HoNi BAJR специально разработан для связи в созвездиях pLEO, его зона покрытия может простираться до горизонта и адаптироваться к маломощным пользователям. Команда проверила его способность к формированию луча на испытательном полигоне радиочастотных систем, успешно продемонстрировав большие углы сканирования, что указывает на способность решетки принимать сигналы в широком диапазоне. Испытания также показали, что потери сигнала при синтезе многолепестковых или разделенных лучей незначительны, что позволяет отправлять сигналы нескольким пользователям без потери информации.
Подавление помех от вредных сигналов, таких как сигналы от базовых станций или электронных устройств, имеет решающее значение для нормальной работы антенны. Основываясь на двух внутренних проектах — развертываемой электронно-сканирующей отражательной решетке (DESRa) и фазовом аналоговом формировании луча (PhAB), команда подтвердила возможность адаптивной установки нулей и подавления помех в реальном времени. Однако в динамической сигнальной среде HoNi BAJR может не хватить времени для быстрой адаптации луча. Команда предложила инновационный подход: создание зон подавления помех путем формирования боковых лепестков луча, а не нацеливания на отдельные точки помех. Этот метод имеет недостатки в тестировании, поскольку боковые лепестки чувствительны к малым изменениям сигнала и их трудно контролировать, но правильная калибровка может улучшить производительность.
Калибровка является одной из основных проблем при эксплуатации отражательных решеток, и в настоящее время нет прецедентов; команда активно исследует методы. Точная калибровка может улучшить формирование и профилирование луча, полностью раскрывая производительность решетки. Команда также изучает оптимальные сценарии применения отражательных решеток. Ранние исследования показывают, что эта технология подходит для случаев с планированием лучей, низкой динамичностью или высокой динамичностью, но с хорошей калибровкой в сигнальной среде с диффузными помехами, а также для платформ с ограниченным энергопотреблением. Кратон отметил, что проектирование оборудования — это вызов, но еще сложнее интегрировать технологию в полную систему, отвечающую требованиям миссии. Команда считает, что сканирующие отражательные решетки обладают огромным потенциалом для соответствующих задач, но сначала необходимо создать требуемые возможности. Будущая работа будет сосредоточена на дальнейшем изучении способов применения, улучшении калибровки и совершенствовании возможностей формирования луча.
