Skriv ut

Satelliter har betydligt bättre täckning än mobilnäten och när man nyttjar lägre omloppsbanor blir dessutom fördröjningarna tillräckligt korta för realtids­tillämpningar. För att tekniken ska slå igenom brett behövs bland annat billiga och elektriskt styrbara antenner, något som Requtech i Linköping utvecklar.

Bakgrund

Det skjuts upp allt fler ­satelliter med låga till medelhöga omloppsbanor, ofta kallade LEO och MEO. Förutom att de erbjuder kommunikation med hundratals megabit per sekund ligger fördröjningen runt tiotalet millisekunder. Äldre satelliter på större avstånd från jorden hamnar i runda slängar på 600 millisekunder vilket innebär att de inte kan användas för realtidsuppgifter.

– Det är inte så många bolag som tittar på fasstyrda antenner till markterminalerna, vi kan vara unika i Sverige, säger Omid Sotoudeh på Requtech.

Företaget ägs till hälften av honom själv och till hälften av konsultbolaget Qamcom.

Requtech har utvecklat motorstyrda reflektorantenner och antennsystem för satellitkommunikation under många år. De senaste fyra åren har fokus skiftat mot fasstyrda grupp­antenner, antenner utan rörliga delar där loben istället formas elektroniskt. För ett år sedan fick företaget 3,9 miljoner kronor via Smartare Elektroniksystem för att studera fasstyrda antennsystem för satellitkommunikation och ta fram en ny antennfamilj kallad RESA, Requtech Electronically Scanned Antenna.

– Målsättningen för projektet är att vi ska leverera en fullt fungerande prototyp under nästa år.

Den första modellen är designad för en nedlänk runt 20 GHz och en upplänk runt 30 GHz men tekniken fungerar i andra frekvensband som Ku-bandet mellan 10 och 15 GHz som används för satellitkommunikation.

Tillämpningarna för den här typen av kommunikationslänkar kan var lite av varje men den gemensamma nämnaren är att de framförallt används på platser där det inte finns något mobilnät. Det kan handla om kommunikation till fordon som lastbilar, tåg eller flygplan. Datatakten ligger på någon megabit per sekund upp till närmare en gigabit per sekund med en fördröjning nedåt tio millisekunder.

– Det vore kul om industrin fick upp ögonen för det här och ville testa, säger Omid Sotoudeh.

I en lastbil kan satellitlänken användas för statusuppdateringar eller körordrar, uppgifter som klarar sig med låga datatakter. Tar man istället ett flygplan kan satellitlänken ge passagerarna uppkoppling under resan men då behövs betydligt högre datatakter.

Requtechs lösning är modulär och fungerar för bägge ytterligheterna.

– Även om vi utvecklar för satellitkommunikation ligger banden väldigt nära de band som används för 5G så tekniken skulle kunna vara intressant även där.

Varje modul i antennen inne­håller ett antal etsade antennelement på ett substrat med låga förluster. En tänkbar konfiguration kan vara 64 stycken antenn­element per modul vilket ger en antennförstärkning på 20 till 30 dBi. Med hjälp av ett kretspaket från en samarbetspartner styrs fas och amplitud individuellt till varje antennelement vilket gör det möjligt att forma loben.

– Vi har designat med kostnaden i åtanke för att industrin ska acceptera produkten. Sen har vi också skrivit avtal med leverantörerna så att vi vet vad komponenterna kostar om fem år, och vad det kostar för 100 000 antenner eller en miljon. Vi har bra samarbeten med dem.

Modulerna innehåller även en blandare som transformerar den sända och mottagna signalen till och från L-bandet. Det är en åtgärd som gör det enklar att ansluta modulerna till det gemensamma styrkortet där bland annat basbandsprocessningen sker, än om signalen varit kvar i mikrovågsområdet. Vidare har produkten integrerat modem för direkt koppling till ett lokalt nätverk via Ethernet eller wifi.

Genom att koppla ihop flera moduler kan man skapa smalare lober, något som höjer antennförstärkningen och den möjliga datatakten.

En handfull moduler – som var och en är av samma storleks­ordning som en smartmobil – räcker för några megabit per sekund.

Behöver man flera hundra megabit går det åt betydligt fler moduler och den färdiga antennen – ett platt och ganska lätt paket – blir ungefär 50 × 80 centimeter.

– Förutom att det går momentant att forma loben så har vi tagit bort skakproblemen som finns i motorstyrda antenner, säger Omid Sotoudeh.

En utmaning som dock är densamma för alla antenntekniker är rörelser, exempelvis ett fordon som kör.

– Där har vi tagit hjälp av Linköpings universitet med trackingalgoritmen. Vi har en metod för att bibehålla kopplingen till satelliter även när det hoppar och om fordonet svänger snabbt.

I motsats till motorstyrda antenner har fasstyrda antenner ett begränsat synfält på ungefär ±60 grader.

– Vill man ha större synfält kan man koppla ihop flera grupper i ett meshnät.

Rent praktiskt vinklas de olika grupperna åt olika håll så att de tillsammans täcker det önskade synfältet.

– Det finns ingen annan som tänkt i de banorna och vi har skickat in en patentansökan för detaljerna runt lösningen.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen.
Prenumerera kostnadsfritt!

Företaget har också sökt patent på algoritmerna som formar loben och samtidigt optimerar förstärkningen och minimerar korspolarisationen, det vill säga störnivåerna.

För att antennen ska få användas i satellitkommunikation måste den uppfylla vissa kriterier, en viktig faktor är att den inte får störa andra satelliter.

– Det är en process att få den certifierad men vi har erfarenhet av det, säger Omid Sotoudeh.

 

Kategori: REPORTAGE