2020年代卫星发展预测

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来源：天地一体化信息网络

作者：陈柱文

最近ViaSatellite杂志对2020年代卫星发展进行预测，表示卫星行业将有革命性发展，整个行业预计将发射数百甚至数千颗卫星，制造和发射成本在下降，而软件定义卫星、光学技术和集成电子设备会越来越大。

NSR预测，卫星平板天线市场作为未来低轨巨型星座最具挑战性和最关键的地面技术市场，预计到2028年其年出货量将达到150万台，设备收入将超过11亿美元。NSR高级分析师达拉斯·卡萨博斯基（Dallas Kasaboski）解释说，传统的抛物线天线与低轨卫星连接时出现的损耗，因此是行不通的，但它的低成本和效率依然有很大的优势，而平板天线虽然价格高，但它可以一次跟踪多颗卫星，因此对低轨卫星星座至关重要，目前已有公司希望通过创新改变这一局面。

在过去三年，IsotropicSystems一直在研发一种新型的微波折射波束形成器，利用光学原理突破天线技术的局限，目前已吸引包括SES和Inmarsat等大公司共同开发低功率、高吞吐量终端。

该公司在一年前完成了Ku频段演示，最近利用Ka频段卫星演示了其波束形成技术。测试表明，Isotropic Systems公司的电子扫描和跟踪性能超过了平板天线的常规性能和常规的相控阵技术。该公司计划在2021年初至2022年初开始提供Ka频段和Ku产品系列，主要针对资金中轨道和低轨道的Ka频段星座。

近些年卫星更高带宽的需求推动整个行业向更高频率发展，如Q和V频段，这反过来也要求天线提供商提供更高的精度。更低延迟、更先进的地球观测功能需求也在推动全动天线市场的发展。此外移动性可以实现无需固定基础设施的大容量通信。

自2007年开始，CPI公司不断扩大其产品线，收购了Malibu Research Associates公司，后者是遥测全动天线和无人机遥测及通通用数据链天线的制造商。2015年CPI收购ASC Signal公司，2018年收购Viasat公司的限动天线和轨道系统业务，后者主要提供运载火箭的遥控遥测天线，最近又收购通用动力公司的卫星天线系统业务。

如今，CPI公司可提供最广泛的天线产品，其希望通过综合利用这些产品的技术协同作用来产生新的产品类别。CPI天线负责人罗素（Russell）表示，公司一直专注于获得更高的精度和性能，为进入更高的频段和更具挑战性的全动应用铺平道路。这也将意味着要有更好的跟踪能力，更高的精度和更出色的射频性能。

未来大规模低轨卫星网络将不能依靠人工操作，将寻求人工智能来执行天线指向/切换。在有两个天线指向两个不同地区的情况下，人工智能会在某一区域出现恶劣天气前使用另一根天线指向该位置。此外高通量卫星星座的带宽需求使得中频（IF）上行链路和下行链路从L频段转向C频段。随着低轨卫星星座的到来，地面段也正在发生巨变，会出现更多使用天线簇或天线群而非一个大天线的设计。

调制解调器提供商也正在调整其能力以跟上市场发展。德国WORK Microwave于2019年初在市场上推出支持Q和V频段等极高频率的产品，该公司的V频段转换器目前是某大型IP卫星项目的关键供应商，其DVB-S2X调制解调器也引起强烈的市场反响，可用于高达500 Mbps的超大型宽带应用。此外其新型Ka频段双通道转换器很快用于SES的mPower卫星网络。

甚小孔径终端（VSAT）和调制解调器制造商SpaceBridge也在着眼开发更高数据速率的调制解调器技术，推出了C7700系列消费级调制解调器，该系列能够接收来自宽带运营商的信号，并且无需重新配置即可支持多波束连接。

• 新的、更好的、灵活的天线，电控平板天线的最终目标是可以完成所有工作，包括建立连接，并足够灵活的多轨道、多波束能力。

• 星间链路或非星间链路。

• 不同的推进类型，如小卫星上已经演示过的电推进，绿色燃料可加快发射准备时间，因为它们需要较低的功率、温度要求没那么严苛、也不易燃。

• 可回收发射系统和3D打印可降低太空发射成本。

• 增材制造（如太空3D打印）的兴起可以降低原材料成本及载荷尺寸，且无需将备件或替换零件频繁地送入轨道。

• 小型地球同步轨道卫星的兴起，小型化、能力更强的地球同步轨道卫星将与低轨卫星竞争。

• 更低的卫星制造成本。