實現(xiàn)具有競爭力的批量生產(chǎn),3D打印有源電子可操縱天線
隨著增材制造的進步,衛(wèi)星上3D 打印部件的數(shù)量正在增長。衛(wèi)星制造正在采用3D打印技術(shù)來降低成本并加快生產(chǎn)能力越來越強的航天器。可以說增材制造技術(shù)的進步正在為衛(wèi)星以及可以在軌道上打印零件的未來鋪平道路。此前,根據(jù)3D科學谷的了解,在南澳大利亞當?shù)卣闹С窒拢現(xiàn)leet Space正在專注于射頻元件(天線等)的3D打印,這些元件實際上對 3D打印來說比其他任何東西都復雜得多(幾何形狀非常復雜),F(xiàn)leet Space還在探索整個電子元件的3D打印。
無獨有偶,SWISSto12 正在與法國泰雷茲集團(THALES)合作為機載、陸地和海上平臺開發(fā)有源電子可操縱天線 (AESA)。
3D打印正在改變天線的制造方式,提高天線的性能,是3D打印正在改變天線制造的一大頗為“接地氣”的商業(yè)邏輯。目前3D打印天線的材料種類繁多,大致包括混合材料(金屬油墨與非導電材料的混合等等),陶瓷,金屬材料。在3D科學谷看來,3D打印在天線制造方面具有兩大技術(shù)邏輯:3D打印實現(xiàn)更復雜更精致的結(jié)構(gòu)提升天線性能;3D打印實現(xiàn)輕量化、結(jié)構(gòu)一體化的天線結(jié)構(gòu)更節(jié)約材料與空間占用、更緊湊。
SWISSto12是一家總部位于瑞士的增材制造衛(wèi)星、天線和射頻 (RF) 系統(tǒng)產(chǎn)品供應商,有源電子可操縱天線是一個天線元件陣列,可以電子方式轉(zhuǎn)向各個方向上的任何點,而無需物理移動天線。有源電子可操縱天線 (AESA) 可以產(chǎn)生以大仰角掃描的光束,此功能可輕松集成到船舶、陸地車輛或飛機中的平面陣列天線系統(tǒng)。
低地球軌道(LEO)衛(wèi)星系統(tǒng)天線必須在非常寬的視場范圍內(nèi)控制波束。這一要求對陣列元素施加了嚴格的限制,而以前必須使用有損辯證法來生成陣列元素。利用SWISSto12專有的3D打印技術(shù),采用波導技術(shù)設(shè)計和制造電氣小型陣列元件,具有無與倫比的低損耗。該陣列可包含多達 500 多個雙偏振元件(喇叭、OMT 偏振器、濾光片),并確保了超簡單的集成,這種3D打印的天線特別適合衛(wèi)星星座。
SWISSto12 的有源電子可操縱天線 (AESA)利用增材制造的微型喇叭天線作為傳統(tǒng)貼片天線的替代品。與貼片天線相比,這些AM 增材制造的天線孔徑可提供更高的效率和卓越的整體性能,這些特性對于保持 AESA天線的廣角掃描能力至關(guān)重要。
SWISSto12 的增材制造天線安裝在泰雷茲提供的平面波束形成器上。據(jù)報道,這些波束形成器使用最新的波束形成集成電路(BFIC)和創(chuàng)新的專利互連解決方案。
新的AESA有源電子可操縱天線產(chǎn)品將利用尺寸、重量和功耗 (SWaP) 方面的改進,從 Ka 頻段衛(wèi)星通信開始,并在不久的未來實現(xiàn)在一根天線中跨Ku 和 Ka 頻段的聯(lián)合操作。這種新型AESA使用SWISSto12獨特的3D打印天線技術(shù),將為跨機載、海軍和陸地平臺的移動衛(wèi)星通信用戶帶來突破。
通過與 SWISSto12 的合作,泰雷茲能夠擴展其射頻功率放大器和波束成形解決方案產(chǎn)品組合。此次合作的結(jié)果將是衛(wèi)星通信移動應用的新解決方案,泰雷茲將把其在制造設(shè)計和成本設(shè)計方面的技能應用于電子組件,以實現(xiàn)具有競爭力的批量生產(chǎn)。這些緊湊型AESA有源電子可操縱天線產(chǎn)品將為SWISSto12和泰雷茲提供各種市場的機會。
GEO衛(wèi)星主要用于探測和發(fā)現(xiàn)處于助推段的彈導彈,該型衛(wèi)星的載荷約450 kg,3D科學谷了解到SWISSto12即將推出的GEO衛(wèi)星天線將需要大于 2 平方米的陣列。為了實現(xiàn)這一點,SWISSto12 對大型陣列采用模塊化方法。SWISSto12 的模塊非常輕(比傳統(tǒng)天線輕 5 倍),需要最少的組裝,并且還簡化了與航天器的集成。其他優(yōu)勢包括一流的射頻性能、極低的插入損耗、增強的有效負載機械性能、包含熱管理功能的能力以及陣列形狀的設(shè)計自由度,設(shè)計范圍涵蓋 X 頻段到Q頻段。
此外,SWISSto12 的突破性 3D 打印技術(shù)將有助于提高有效載荷性能、簡化制造流程并減少構(gòu)建時間和生產(chǎn)成本。SWISSto12已發(fā)展成為新的衛(wèi)星主承包商,并建立了歐洲供應鏈。2023年,SWISSto12 還獲得了瑞銀集團為其HummingSat 蜂鳥衛(wèi)星業(yè)務提供的2500 萬瑞士法郎(2615 萬歐元)的營運資金融資,HummingSat蜂鳥衛(wèi)星業(yè)務預計將為參與該計劃的歐洲和加拿大國家?guī)矸欠驳耐顿Y回報。
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