התקדמות באנטנות מרוכבות אלמנטים לרימוט וביטחון כדור הארץ

מבוא ל- Multi-Element Antennas

אנטנה רב-תכליתית, המכונה לעתים קרובות מערך אנטנה, מערכות המשלבות אלמנטים קורנים מרובים - סלעים, כתמים, קרניים או מבנים אחרים - במבנים מתואמת יחיד. על ידי שליטה בשלב ו amplitude של האות המוזן לכל אלמנט, אנטנות אלה יכולות לנווט אלקטרוניות, תבניות קרינה, ולהתאים לתנאים תפעוליים ללא יכולת מכנית זה הפך לעקרון מרכזי של התבוננות מוגבלת, ואפקטים של כדור הארץ פתוח, ממשיך להיות בעל השפעה גבוהה, כאשר הם יכולים להוביל לרזולוציה גבוהה יותר, ואפקטים-זמנית של רזולוציה גבוהה, ואפקטים של רזולוציה גבוהה, ואפקטים של רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה, כאשר הם בעלי השפעה גבוהה יותר, ואפקטים של רזולוציה גבוהה יותר, ואפקטים של רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה יותר, כאשר הם יכולים להיות רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה יותר של רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה יותר של רזולוציה גבוהה של רזולוציה גבוהה יותר של רזולוציה גבוהה יותר של רזולוציה גבוהה רזולוציה גבוהה רזולוציה גבוהה רזולוציה גבוהה רזולוציה גבוהה רזולוציה גבוהה רזולוציה גבוהה

בהתבוננות כדור הארץ, היכולת לנווט דבורים באמצעים אלקטרוניים כי לווינים או כלי רכב אוויריים בלתי מאוישים יכולים לסרוק במהירות אזורים גדולים, להתמקד מטרות ספציפיות, ואפילו לעקוב אחר תופעות מרגשות כגון סערות או זרמי האוקיינוס.הגיל הזה הוא קריטי עבור יישומים רגישים בזמן כמו תגובה אסון ניטור סביבתי.

התקדמות טכנולוגית חדשה

העשור האחרון היה עדים להתקדמות יוצאת דופן בטכנולוגיית אנטנה רב-תכליתית, המונעת על ידי התקדמות במרקם למחצה, עיבוד אותות דיגיטליים, ומדעי החומרים.התפתחויות אלה הפכו את מערך ביצועים גבוה יותר נגיש ומעשי עבור מגוון רחב יותר של משימות חשונות מרחוק.התתתתת להלן מפרטת את ההחידושים המרכזיים המעצבים מחדש את השדה.

המונחים:

Digital beamforming (DBF) התפתחה כטכניקה טרנספורמטיבית, החלפת רשתות אנלוגיות של שלב עם עיבוד בסיס דיגיטלי.במערך דיגיטלי של beamforming, כל אלמנט (או subarray) מחובר למגירה אנלוגית-דיגיטלית משלה, המאפשר אותות שהתקבלו להיות דיגיטלי דיגיטלית ושילוב אלגוריתם מאפשר מספר beams להיווצר בו זמנית - כל אחד עם הוראות עצמאיות, רוחב פס רחב, כולל אור מתכתב.

שיפורים אחרונים במערך השערים הניתנים לחיזוי שדה (FPGAs) ומערכת-on-chip (SoC) הפחיתו את צריכת החשמל ואת גודל מערכות DBF, מה שהופך אותם קיימא עבור קבוצות קטנות של קבוצות כוכבים. לדוגמה, IC ⁇ ו- Capella Space SAR מסתמכים על אנטנות אדמה בשלבי עם חומרים דיגיטליים כדי להשיג פתרון תת-מטר ממיקרו-מטר של מקורות אחרים, כגון אלגוריתמים-מחדשניים (כגון אלגוריתמים) אלגוריתמים-יתר דיוק, כגון אלגוריתמים-ל-ל-מסוגים (מחדש) אלגוריתמים) אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים (מסוגלמסוגלמסוגלים (מסוגלים) אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים) אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים מהירים יותר, כגון אלגוריתמים מחדש של אלגוריתמים מחדש של אלגוריתמים מהירים יותר, כגון אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים מחדש של אלגוריתמים של

מינימום ואינטגרציה

דחיפה לעבר פלטפורמות קטנות יותר, זולות יותר, ועוד רבות של חישה מרחוק, הכריחו מעצבים אנטנה לכווץ ממדים מערך תוך שמירה על ביצועים. מערךים המבוססים על גל מסורתי מוחלפו על ידי לוחות מעגלים (PCB), אלמנטים מיקרו סטריפ, ואנטנות אדפטומטיות dielectric שיכול להיות ארוזים בדחיסות בחומרים מחוסנים, כגון קוהרורים בתדר נמוך-זמניים (CC) ולהפחית את רכיבי בקרה זעירים של אלקטרוניקה ונפחים של קומפקטיים (L) ונפחים (L) ונפחים) ונפחים זעירים, ונפחים של קומפקטיים של קומפקטיים (L) ונפחים של קומפקטיים של אלקטרוניקה, ונפחים) ונפחים (L) ונפחים, ונפחים של קומפקטיים של קומפקטיים של קומפקטיים (L) ונפחים, אשר ניתן ארוזים (כלי בקרה קומפקטיים) ונפחים) ונפחים של קומפקטיים של קומפקטיים (L קריטיים של קומפקטיים, אשר ניתן ארוזים, אשר ניתן ארוזים, אשר ניתן ארוזים, אשר ניתן ארוזים של קומפקטיים של קומפקטיים, אשר ניתן ארוזים, אשר ניתן ארוז

מגמה בולטת נוספת היא פיתוח מבנים מערך מבוזרים. Origami-inspired מנגנונים מתקפלים, membranes מנופחים, ו hing עצמי מאפשר צמצם גדול להיות מחוספס במהלך ההשקה והרחבה במסלול. משימת ניתוח גשם נאס"א, למשל, הפגינו קרינת ק-band מנפחים, אשר השיגו 0.5 מ"מ מ- 6Uats, המאפשרת גם סיקורים זעיר של לוויינים, אך ורק ל-לקטבים, בדומה ל-ל-ל-ל-ל-ל-מטווחים של קרינת מזג אוויר זעירים של קרינת מזג אוויר, אך ורקדניים, כולל של לוויינים זעירים של קרינת מזג אוויר, אך ורק כדי לספק, כולל של קרינה ארקטינים זעירהוריאנטים של לוויינים.

חומרי ייצור וחדשנות

אנאנטנות מרובות-element הפועלות בחלל קשה או סביבות אוויריות דורשות חומרים שיכולים לעמוד בטמפרטורות קיצוניות, אבק, קרינה, קורוזיה וקורוזיה.התקדמות אחרונה בתרכובות פחמן-פיבר, חומרי ממטריקס קרמיקה, ופולימרים מתקדמים שיפרו הן את היציבות התרמית והן את האמינות המכנית של מבנים מערכיים.דפסת (3D) גם נכנס לשרשרת הייצור האנטנה, ומאפשרת מהירות של רשתות מזון מורכבות של רשתות מורכבות, ואפילו תכונות משולבות, אפילו באמצעות רכיבי הגלים באופן מלא.

מטאחומרים ומטא-פרצוף מייצגים גבול אקזוטי יותר.על ידי מבנים אורכי משנה הנדסיים, החוקרים יכולים ליצור חומרים מלאכותיים המציגים התחדשות שלילית, ספיגת ליד-העוצמה, או משטחים מותאמים.אלה יכולים לשמש לתכנון עדשות מרשימות קומפקטיות, להפחית את ההפיכה ההדדית בין אלמנטים מערך, או ליצור מערכי קרינה דו-קוטבים נמוכים.

שילוב עם בינה מלאכותית

אינטליגנציה מלאכותית (AI) ולמידה מכונה (ML) מוטבעים יותר ויותר לתוך שרשרת הבקרה והעיבוד של אנטנה רב-התכליתית.אחד האזורים הפעילים ביותר הוא beamforming: אלגוריתמים AI יכולים ללמוד את סביבת תדר הרדיו ב situ, התאמת תבניות של beam כדי לדכא ג'ינג, לעקוב אחר מטרות נעות, או אופטימיזציה של נתונים באמצעות חישוב.

בצד הנתונים, עיבוד AI-enhanced יכול למזג תצפיות מרובות מזווית מבט שונה או מקוטביזציה - כל מה שניתן על ידי טבעם הרב-באם של מערךים - כדי להפיק מידע ברמה גבוהה יותר.עבור תצפית כדור הארץ, זה אומר כי נתונים גולמיים או רדיומטר ניתן להפוך למוצרים מלוטשים כמו מפות אדמה, ביומסה הערכות, או ריכוז ים עם קיבולת מינימלית של AI, לדוגמה, לדוגמה, כדי להתאים את תהליכי בקרה אוטונומיים, כגון לוח זמנים אנטנות, כגון מגבלות AI.

יישומים בSensing and Earth Observation

ההתקדמות הטכנולוגית שתוארה לעיל שיפרה ישירות מגוון רחב של יישומים רגישים מרחוק.אנטנות רב-היטות אינן רק רכיבים; הן מאפשרות יכולות תצפית חדשות שמטפלים באתגרים סביבתיים, חברתיים ומדעיים.

פיקוח אקלים ומדע אטמוספרי

שינויי אקלים דורשים מדידות קבועות, בקנה מידה עולמי של הרכב אטמוספירי, טמפרטורה, לחות ותכונות ענן. אנטנות רב-היטאליות על מחסני מיקרוגל פסיביים - כגון Advanced Technology Sounder (ATMS) על לווייני JPSS של NOAA - שימוש במערך של קרני מזון ומשקפת כדי להשיג ערוצים מרובים עם רגישות רדיומטרית גבוהה.

חיישנים פעילים כמו מכ"מים כפולים נהנים גם מטכנולוגיית ה-DPR של שלבד-ריי (Global Precipitation Measurement) של משימת Precipitation Radar (DPR) משתמשת אנטנה בשלב של קרינה כדי לסרוק בין 245 ק"מ עם פתרון עדין מערכות עתידיות, כגון תוכנית אווירסול-Cloud-Cloud-Ecosystem (ACE) של נאס"א), כדי לסרוק את השלבים המהירים ולשלוט על מנת ללכוד את התהליכים המשתנים, כמו סימולציה של נאס"לשלבים מרובים, כמו סימולציה יעילה ולפתח את ה-קופית ו-קופית, כמו סימולציה של נאס"ל-Cream.

ניהול אסון ותגובה חירום

כאשר רעידת אדמה, שיטפונות, שריפות יער או שביתות שמן, תמונות בזמן ופתרונות גבוהים יכולים להציל חיים ולהקטין את ההפסדים הכלכליים.אנטנות רב-היטות מאפשרות משימה מהירה של לווייני SAR: במקום שעות המתנה או ימים לתחנת קרקע כדי להעלות פקודות חדשות, מפעילי יכולים להשתמש בדלקת אשבת של SAR כדי להחזיר את אותו לוויין במסלול הבא.

פלטפורמות מבוססות AV עם אנטנה רב-תכליתית הופכות לכלים הקדמיים להערכת אסון. Drones מצוידות במערךים קומפקטיים בשלב יכול לשדר וידאו גבוה פסוטנט ונתונים מכ"ם סינתטיים על פני טווחים ארוכים, ובמקביל לסרוק עבור ניצולים באמצעות מכ"ם קומפקטי-קרקע-penetrating.S מחלקת האבטחה של המולדת "פרויקט ATHENA" נבדקה עם מזל" עם מערכות אלקטרוניות בעלות יכולת תקשורת נמוכה, שהופכת להתמוטטות של מערכות אבטחה ומיזוגים אלה, והופכים את המשתנים, תוך כדי התנגשות אנרגיה נמוכה ומיזוגים, והופכים את המשתנים, ומיזוגים, והופכים את המשתנים, במהלך אנטומים של מערכות אבטחה נמוכה, במהלך אנטורטיבות, והופכים את המשתנים, והופכים להתפרצות תקשורת אנטנות, במהלך אנטנומיתות, במהלך אנטגורית, והופכים להתפרצות תקשורת אנטמחדשה, והופכים להתפרצות תקשורתית, במהלך אנטנמוכותרות בגודל נמוך יותר, והופכים להתפרצות של מערכות אבטחה נמוכה, במהלך אנטגורית, במהלך אנטגורית, במהלך אנטנות, והופכים להתפרצות תקשורת אנטנות, במהלך אנטנות נמוכה.

פיקוח חקלאי וחקלאות

האכלה של אוכלוסייה גלובלית הולכת וגוברת תחת לחץ האקלים דורשת ניטור יעיל של בריאות היבול, לחות הקרקע ומשאבים מים. אנטנות רב-היטים על אנטנות לוויין ופלטפורמות UAV משנים את החשד מרחוק החקלאי.לדוגמה, קבוצת Sentinel-1 של סוכנות החלל האירופית משתמשת C-band עם אנטנה בשלבי-ריי כדי למפות לחות קרקע ברזולוציה גבוהה (10 מ') ויומיים תכופים בתסמינים מהירים (rerererererererererereretial) ב-repertexreperation) או ב-reperreperremereperrecereceretexretexrecerecerece) לפני ש-Ferrecerecerecerecerecerecerecerecereceretretarece) של חומרים).

תמונות רב-תחומיות מבוססות רחפנים עם מערךים קלים של רזולוציה תת-decimeter מפות של אינדיקציות צמחיות (למשל, NDVI, EVI) אשר מדריך irrigation ו-Ferite יישום בשלב ה- AI עם מערכת האנטנה מאפשר ל-Tlatomally לזהות כתמים ו- zoom ב-Hyam מוכוון, לכידתing כדי להפחית את עלויות ה-cookie של מים , ולהפחית את עלויות אלה.

Oceanography and Marine Monitoring

האוקיינוסים מכסים מעל 70% משטח כדור הארץ, אך התבוננות בהם מהחלל מאתגרת בשל עננים, חושך, והטבע הדינמי של זרמים וגלים. אנטנות רב-היטות באל-טרים, פיזורים וכלי SAR מספקים מדידות קריטיות.הטבע הסיינטטי 3 של לוויין Snaperture Altime (SRAL) משתמש בעיכוב-Dopplers, וניתן על ידי מדד ים ים בגובה פני הים, עם תבניות סנטימטר, עם דיוק ים בגובהו של ים ומדורג's.

שדות גליגל ורוח משוחזרים מדימויים רחבים של SAR.ההתמונים הדיגיטליים מתקדמים על המשימה של RADARSAT Constellation Mission (RCM) מאפשר רכישת סימולטיזציה וזוויתות של קיטובים מרובים, שיפור שלב ההסר של מהירות הרוח, גובה גל וגילוי שמן של האוקיינוסים (OSCR) הוכיחה את ריבועים של מאות מטרים רבועים של קרינת מים (למעלה) על פני האוקיינוסים) על פני כדור הארץ (ERNV) על פני כדור הארץ).

יישומים נוספים

מעבר לארבעת הגדולים, אנטנה רב-תכליתית מאפשרת יכולות חדשות של חישה מרחוק עבור יער (ביומאס estimation עם מערך P-band), ניטור Cryosphere (מהירות גיליון מ-InSAR עם מערךים מעוקבים), ותכנון עירוני (3D בנייה מיפוי עם multi-base interferometry) היכולת לשלב להקות מרובות (למשל, L, L, L, X-X באמצעות מספר אינטגרציה משותפת - תכונות של דחיסה של דחיסה).

מגמות מחקר ודרכים לעתיד

כביקוש לרזולוציה מרחבית, זמנית וספקטרוםית גבוהה יותר גדל, קהילת המחקר ממשיכה לדחוף את הגבולות של טכנולוגיית אנטנה רב-תכליתית.מספר נושאים סביר להגדיר את העשור הבא של הפיתוח.

אנטנות תצורה ו Cognitive Antennas

מערכות אנטנה עתידיות יהיו ניתנות להגדרה מחדש לא רק בהיגוי של דבורים, אלא גם בתדר, קיטוב ותבנית קרינה.זה יושג באמצעות חומרי טוטליטל (פריטים, גבישים נוזליים, varactors) ומגיגים MEM משולבים בהתאם למערך ה- Lattice. Reurable מערך זה יכול להתאים לשלבים שונים - לדוגמה, רחבות-wath עבור סקר ופרט מתמטי עבור סצינה פשוטה, ללא אבטיפוס של אנטנות, אשר דורשות, אשר דורשות, אשר דורשות של עיבוד אוטומטי, כלומר, אנטנות, אשר דורשות, אשר דורשות, אנטנות, אשר דורשות, אנטנות, אשר דורשות של מערכות עיבוד אנטנות, אנטנות, אשר ניתן להתאים את האנטנות, כלומר, אנטנות מוצקות, כלומר, אנטנות, אנטנות, כאשר רכיבי מעבדים, אשר דורשות של מערכות עיבוד קבועות, אשר ניתן להתאים את האנטנות מוצקות, עם אנטנות, אנטנות, אנטנות, אשר יכולות להתאים את האנטנות, כלומר, כלומר, אנטנות, אנטנות, אנטנות, אנטנות, אנטנות מוצקות,

On-Orbit Beamforming and Distributed Apertures

קבוצות גדולות של לווינים קטנים, כל אחד מצויד עם מערך קטן, יכול יחד ליצור aperture מבוזר באמצעות קישורים בין-כוכביים.הרעיון הזה, לעתים קרובות נקרא "לוויינים וירטואליים" או "Swarm SAR", משלב אותות מפלטפורמות מרובות כדי לסנתז אנטנה יעילה עצומה של זמן ניהול לוויינים, כגון E-TBEx ו- ESAs Proba 3, מראה את המעבר של זמן קצר יחסית של כדור הארץ, ובאופן מדויק, יכול להיות מתואם עם אתגרים מתקדמים.

קוונטית ומטאפור-חומרית-Enhanced Arrays

טכניקות חשונות קוונטיות, כגון מקלטי אטום של ריידברג, נחקרות כמו גלאי רגישות אולטרה סגול עבור מערך אנטנה. אלמנט מבוסס קוונטי יכול למדוד שדות חשמליים עם ביצועי רעש לידיעה, פוטנציאל לשפר את הרגישות הרדיומטר על ידי סדר גודל.בינתיים, משטחים metamaterial שיכולים לתפעל באופן דינמי גלי אלקטרומגנטי - כלומר, רפידות עם בשלב אלקטרוני - נתיב נמוך יותר לחשיפה, אך עדיין יכול להיות מחלחלת נמוכה.

גישה חדשנית ואנטנה יעילות

תדרים מרוחקים הופכים להיות מחוסנים, במיוחד בלהקות X ו-Co בשימוש על ידי מערכות SAR רבות.אנטנות רב-תכליתיות עתידיות חייבות לפעול מעבר רוחב פס רחב יותר (למשל, 500 MHz ל-1 GHz) כדי לתמוך בצורות של רזולוציה גבוהה ולהימנע מהתערבות.רחבה עיצובים - כגון ורידודי או הדוק של מערכי הפרדה מתקדמים - ומתקדמים יותר מ- CLT) הם כבר מחפשים יעילות משולבת (N) באמצעות מערך חשמל-Rate-Rate-R.

שילוב עם רשתות לא-טרטרוריות

לווייני תצפית כדור הארץ יהיו יותר ויותר חלק מרשתות תקשורת רחבות יותר, שיתוף תדרים ותשתיות עם 5G/6G. אנטנות רב-התכליתיות שיכולות במקביל להתמודד עם מכ"ם וקישורי תקשורת (הנקראים "התכנסות") הם אזור מחקר מרכזי.לדוגמה, לוויין יכול להשתמש במערך ה-Hectreventured שלה כדי להפחית את התמונה באמצעות לייזר או Ka-band תוך איסוף נתונים SAR עכשוויים, תוך שימוש במדד חיוני של GNrelantoming, תוך שימוש ב-HS.com, תוך שימוש ב-Creterial-Ricial של מערכת ניהול שטח אחסון של מערכת אחסון מרחוק של GNR.

מסקנה

אנטנות רב-תכליתיות התפתחו מניסויים במעבדה נישה אל עמוד השדרה של תצפית מרחוק מודרנית והתבוננות כדור הארץ.התכנסות של מערכי דיגיטליים, צמצום, חומרים מתקדמים, ואינטליגנציה מלאכותית פתחה רמות חדשות של ביצועים וגמישות.היום, המערךים האלה מאפשרים ללוויינים למפות לחות מסיבית בקנה מידה שדה, לעקוב אחר ההוריקן בזמן אמת, ולעקוב אחר נטישת יתר עם רזרבות יומיומיות-כך – החל מפלטפורמות אבטחה מתקדמות, אשר יכולות להמשיך ולהתבונן בטמפרטורות אבטחה, כמו גם בטמפרטורות אבטחה, ולבחון את הגורמות יותר, ובאופן כללי, כמו גם את הגמישות, ובאופן כללי, כמו גם את דרישות אבטחה, כמו גם את הגמישות, כמו גם את הגמישות, כדי להרחיב את הגמישות, כדי לצפות בטמפרטורות מתקדמות יותר, כדי להרחיב את הגמישות, כדי לצפות בטמפרטורות אבטחה, כמו גם את הגמישות, ולבחון את הגמישות, כדי להרחיב את הגמישות, כמו גם את התחנות אבטחה מתקדמות יותר, כדי לצפות בטמפרטורות אבטחה, ולהגדיל את הגמישות, כדי לצפות בטמפרטורות אבטחה, כמו גם את הגמישות, כמו גם את התחנות אבטחה, החלמותקנן, כמו גם את הגלקסיות קריטיות, כדי לצפות בטמפרטורות מתקדמות יותר, כדי לצפות בטמפרטורות

(ב) עיין בהתפתחויות האחרונות, ראה:0 ESA's Earth Observation Programmes:0 ESA's Earth Observation Programmes of 2017 ,FLT:2NASA Earth Science Missionss FLT 3, and the FLT:4 עסקאות EEIE על אנטנות ו-ProagationFLT:5 for peer-reviewed Progresss in Staged-ray.