提高近地轨道卫星的性能

2022 年更新的数据库报告了大约 4,852 颗环绕地球运行的卫星. 这些卫星在太空中有许多不同的用途，从 GPS 和天气跟踪到军事侦察和预警系统。鉴于卫星的广泛用途，尤其是在低地球轨道 (LEO) 中，研究人员一直在努力开发更好的卫星。在这方面，小型卫星具有很大的潜力。它们可以降低发射成本并增加在轨卫星的数量，从而提供覆盖范围更广的更好网络。然而，由于体积较小，这些卫星的辐射防护能力较差。它们还有一个可展开的薄膜，连接到大型相控阵收发器的主体，这会导致收发器的辐射退化不均匀。这会影响卫星无线电的性能，因为它们可以感知的信号强度会发生变化(也称为增益变化)。因此，需要减轻辐射退化以使小型卫星更加可行。

幸运的是，由东京工业大学(Tokyo Tech)副教授 Atsushi Shirane 领导的一组研究人员报告了一种新颖的相控阵接收器策略，以减少这些卫星中辐射退化的影响。他们的发现已在 2023 年国际固态电路会议上分享和发表。Shirane 博士解释说：“我们提出了一种新的相控阵接收器策略，其中涉及片上分布式辐射传感器和电流共享技术。这有助于大幅降低辐射退化对无线电和功耗的影响。”

研究团队发现，在小卫星相控阵收发器的传统设计中，由于电离辐射，来自主瓣的信号在一年内衰减了 3.1 dB。为了解决这个问题，研究人员创建了一个带有片上分布式辐射传感器的相控阵收发器。这些传感器可以检测天线芯片之间的增益变化。这与电流共享技术相结合，以减轻增益变化，从而减少不均匀电离辐射对无线电和功耗的影响。在测试这种新策略时，研究人员发现它导致的增益变化不到小型卫星典型增益变化的 10%。电流共享技术还将卫星的功耗降低到最低报告值。全面的，

“使用分布式片上辐射传感器和电流共享技术，我们能够大大减少辐射退化的影响，并使相控阵收发器更加节能。这种策略，”Shirane 博士总结道，“被发现与其他最先进的技术在减少增益变化方面具有可比性。因此，我们相信，鉴于其性能和效率，我们的战略可能会导致在低地球轨道上部署更多的小型卫星，并打造一个联系更紧密的世界。”