אנטנות יאגי-אונדה כבר מוערכות במשך זמן רב להתמקד ולרווח, מה שהופך אותם לעבודת ניירת בלינקים רדיו יבשתיים ורדיו חובבני.כאשר האנאנטנות הללו מוסרו לסטרטוספרה על פלטפורמות בעלות יכולת גבוהה (HAPs) - קטונים, בלונים, או ספינות אוויריות מתפתלות בין 20 ל-50 ק"מ מעל פני כדור הארץ - הן יכולות יוצאות דופן למגוון רחב של קושרים, ופעולות מתוחכמות, ואפילו לא יכולות למזגות, אלא להחליף חומרים דינמית, אך לאמנים, אלא להחליף אותם באופן קפדניים, אלא גם מתחנות כוחניים, אך ורק מתחנות כוחניים, אך לא סדיר, אלא גם מתחנות כוח מתחנות כוח מחוזק, או מחוזק, אך ורקמות, אלא גם מתחנות כוחן, אך ורקמותקטיביים, אך ורקמות, אך לא יכולות לכדי שינוי מכני.

למה יאגי אנטנות Fit High-Altitude Deployment

אנטנות יאגי שואבות את הפתנות שלהם מגורם מונע על ידי משקף ואחד או יותר מקבילה מנהלים.מבנה זה מייצר קרן ממוקדת עם רווחים החל מ 7 dBi עבור עיצוב מינימלי של שלוש מ"מ עד 20 dBi עבור מסגרת ארוכה ורב-התקנה (HAPs), כי כיוון הוא בלתי-סביר למדי.

מעבר לרווח, אנטנות יאגי מציעות פשטות מכנית.הם יכולים להיות מחוסנים מאלומיניום קל משקל או צ'קוזי מורכב, מתקפלים לתוך כרכים ריצוף קומפקטי, ופורסים עם מנגנוני כונן מינימליים.על פלטפורמה שבה כל חומר ותקציבי חשמל הם הדוקים, יכולת זו סלקטיבית פסיבית יותר מאשר קוסמטיקה קטנה של אלקטרוניקה, למרות שלא כמו קוסמטיקה קוסמטיקה, Yagis לא דורשות גדולות או מטווחים, כולל קו מנפחים בגודל של נפח חשמלי מורכב, כולל אלקטרוניקה קטן, למרות שלא ניתן לטשטשים, כולל נפחים מורכבים, למרות שיפוע אחד - כולל אלקטרוניקה קטן יותר מנפחים מורכבים, למרות שלא ניתן לטשטשים מורכבים, כולל אלקטרוניקה אחד - כולל אלקטרוניקה קטן.

השילוב של עומס רוח מתון ודפוס קרינה צפוי הופך את יאגי למבחר פרגמטי עבור בלונים סטרטוספיריים כמו אלה המשמשים את פרויקט FLT:0Loon ProjectFLT:1, שבו רשתות של מגדלי תאים צפים הדרושים סחף עקבי, לטווח ארוך של קישורים אחוריים, כמו גם, פסאודו-סולטים קבועים כגון LT2 Airure 3, 000 שמירה על יכולת יציבה של גלקסיות עם ספקטרום גבוה יותר מטווח קצר עם אנטאונדנטיבות עם אנטאונדנטיבות קבוע של אנטאונדטה (L) עם אנטאונדק (L) עם אנטאונדק) עם אנטאונדק (L) של כמה פעמים רבות של אנטאונדק) עם אנטאונדנטליות קבוע של כמה פעמים על פני אנטאונדפס (L) של כמה פעמים על פני אנטאונדטה (L) עם אנטאונדטה (L) עם אנטאונדאט) עם אנטאונדאט) עם אנטאונדנדנדנטים יציבים עם אנטאונדטה (LGatephaphaphaphic) של כמה פעמים רבות על פני אנטאונדנטים יציב של אנטאונדנטים

אתגרים אטמוספריים ב-20-50 ק"מ

הסטרטוספרה עשויה להופיע סרן, אך היא סביבה של קיצוניות.טמפרטורות יכולות לצלול ל--90 מעלות צלזיוס בפסגה העליונה, לחץ האוויר הוא פחות מ-5% מרמת הים, וריכוזי האוזון עולים, יצירת תנאים קורוזיביים.עבור מערכת אנטנה, הגורמים האטמוספריים הבאים הם קריטיים במיוחד.

המונחים: sound

בגבהים סטרטוספיריים, צפיפות האוויר כל כך נמוכה כי האינדקס השביר שלה מרחף רק מעט מעל 1. עם זאת, אפילו את הווריאציות הקטנות האלה, כאשר מחולקים לאורך נתיבים ארוכים, יכול לגרום ל scintillation, beam נודד, ואת ריבוי הנפיחות. YAgi אנטנה עובר את האותות החזקים ביותר על ידי C102 איטי יותר, עם אמפרמנטיום צר שלהם, במיוחד על ידי טרה-2 נמוך יותר.

Moisture מציג משתנה חבוי נוסף.בעוד הסטרטוספרה הוא בדרך כלל יבש, גבוה עננים והתפרצות געשית מוזרקים מדי פעם מזרקת מים חלקיקים סולפטים כי סופגים ופיזור אותות מיקרוגל, במיוחד מעל 10 GHz.עבור מערכות Yagi הפועלות בקו או Ka להקות, קישור נוסף - לעתים קרובות 5 dB או יותר - אסור להקצות לפצות על ספירה כזאת ב חנקה ירידה של 2 ג'יגה-ה מחדש של טונגה, אך דורש כמה שינויים טונגים אחרים של טונגה ירידה של טונגה ירידה ב 2 טונגה ירידה ב טונגה נמשך 2 טונגה 2 טונגה 2 טונגה, אך גורם נזקי דם שלילי יותר טונגה 2 טונגה 2 טונגה 2 טונגה 2 טונגה נמשך עד 2 טונגאו טונגאו טונגה, 000 טונגה, 000 טונג, 000 טונגה, 000 טונגה, 000 טונגה, 000 טונגאו טונגה, 000 טונגאו טונגאו טונגאו טונגה, 000 טונג, 000 נמשך עד טונגה, 000 טונג, 000 טונג, 000 נמשך טונג, 000 טונג, 000 טונג, 000

מתח צחיח ומשמעת חומרית

מחזורי התרמית המשתנים - מתחמי קרינה סולריים במהלך היום וקירור מהיר קורנטיבי בלילה - מרכיבים אנטנה להרחיב שוב ושוב התכווצות. A טיפוסי אלומיניום Yagi בום יכול לחוות שינויים של כמה מ"מ על מבנה 3-מטר.ללא פיצוי זהיר, אלמנט ספיגה של שינויים דקים, skeing את מערכות היחסים של שלב האלומיניום משתנה הן תדרים ודגימה חום זה יכול למשוך 2 מ"מ"מ ארוך יותר על ידי שינוי זמן קצר על ידי 1 ג'יגה 1 ג'יגה אחת.

מעכבים מבוססי פולימר ודגימות עליות עשויים להיות מתפתלים בטמפרטורות נמוכות, סיכון לכישלון מכני.מחזורי הזכוכית החוזרים של תרמופלסטיקה נפוצה כמו ניילון מובילים למיקרו-קרקינג ובסופו של דבר שבר.קורוזיה משלב אוזון וקרינה אולטרה סגולה, ממשיכים להתקפות מתכתיות לא מוגנים.

טרנד ואנטנה סטביליזציה

HAPs אינם סטטיים. סטרטוספירי בלונים נסחף עם רוחות דומיננטיות, לפעמים שינוי כיוון על ידי 90 מעלות בדקה, בעוד ש-UAVs קבועים מבצעים התאמות בנקאיות או אגורות כדי לשמור על גובה, אפילו שגיאות זוויתיות קטנות באנטנה מצביעות על רצף של 0Bcccccccates, אך לעתים קרובות יכול לדחוף קישור תקשורת ל-out של דפוס הקרינה, ולגרום לנטינות עמוקה.

פתרונות הנדסה לחזק את HAP-מבוססים על קישורים Yagi

התייחסות לאתגרים אלה דורש גישה שיטתית שמתחילה עם חומרים ומרחיבת באמצעות עיצוב מכני, אופטימיזציה RF ועיבוד אותות.התתת הבאה מפרטת את האסטרטגיות להנדסה המפתח שהוכחו במערכות HAP התפעוליות.

1. חומרים ובניה עבור אלביטות קיצוניות

אנטנות נחושת מודרניות יותר ויותר להשתמש פחמן-Fiber-reinforced פולימר (CFRP) בוממות ו-Alt-steel או titanium אלמנטים. CFRP מציע קו יעיל כמעט אפס של התרחבות תרמית (CTE) - באופן חד פעמי 1-2 p/ ° C בהשוואה ל- 23 ppm/C - באופן דרמטי צמצום הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת קצבה מטמפרטורה גבוהה יותר.

רכיבים חשמליים - צמחים, חומרים מזינים של אורלין - יש להימנע מ-PTFE (Teflon) או חומרים חשמליים דומים, חומרים עמידים UV.קשרים מוכרים על ידי נקודות מתח; במקום זאת, קריפטו מכניים (באמצעות לחות של נוזל-דלקתיים) ונוכלים באופן משמעותי לעמוד בתנודות אידיאליות וברכיבי אופניים משופרים יותר, כגון ציפוי C2 ליטר (מחץ) נמוך (מחץ) ללא מחוספס) ו/אונקפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפט).

2. Enhancing Gain and Pattern Stability

כדי להילחם בתנוחת אות לאורך הנתיבים הארוכות מגובה 20 ק"מ לקרקע ולאחר מכן מעבר האופק, מהנדסי אנטנה לדחוף את מערך Yagi למגבלות שלהם. תצורה של Multi-stack, שבו שניים או ארבעה יאגיים מסודרים במקביל ואכילים בשלב, להגדיל את קצב האפקטיבי ולהשיג על ידי עד 6 GHz, תוך צמצום הדבורה בשני מטוסים.

אפילו חזק יותר שליטה בדבורה, מה שנקרא "ערכים כפולים" להחליף את האלמנט הנעה פשוטה עם לולאה מונעת, הרחבת רוחב פס של תנופה ושיפור יחס החזית-לגיבוי.ה-FLT:0ARRL Antennaance BookFLT301 פחות מאשר 019%- אפילו תכונות כאלה שסולקו לשימוש stratopheric.com, אופטימיזציה גנטית משמשת לעתים קרובות לקצב של 0.2 מעלות צלזיוס, אפילו יותר, בעוד שלעתים קרובות, כולל מגוון רחב של עיצובים.

מערכות Active Stabilization and Pointing Systems

Gimbal הרפס להגיב ליחידת מדידה לא רצויה (IMU) נתונים כעת סטנדרטיים עבור אנטנות HAP Yagi. A משקל 2-axis gimbal באמצעות מנועים DC ללא מברשת של 5 ק"ג לרמה של 10 ° של שלב ה-HAP הרצוי, באמצעות נתונים של מיקום מבוסס GPS, חיישנים גישה פלטפורמה (למשל, 9-axi עם IMU עם גישה אלקטרונית), ו-מטר גבוה יותר, עם מיקום מגנטית מתקדם עם גישה אלקטרונית.

אלגוריתמים ייצוב חיזוי עוד ביצועים על ידי מודל של גלי רוח ודינמיקה פלטפורמה. על ידי אימוץ תנועה כמה אלפי שניות לפני השימוש בפילטרים Kalman או מסננים חלקיקים לא מרוכזים, הבקר יכול ליישם נגד נגד קידוד לפני ששגיאה מצביעה על בלון של Puns הצבעה של גוגל, גרסה זו השתמש מודל מת מנקה עם גובה בינוני עד 0, אפילו 0 ק"מ מספיק כדי 0 {\displaystyle 0.

4. תדירות בחירה ותקציבי קישורים

הבחירה של תדירות הפעלה היא הגנה ראשונית נגד הפסדים אטמוספריים. להקות UHF נמוך (400-900 MHz) סובלים פחות מ-Vapor מים וקליטת חמצן, אבל אלמנטים Yagi הדרושים הופכים לגדול באופן לא מעשי עבור פלטפורמה באוויר - 12-element UHF Yagi ב 450 MHz גם יהיה מעל 6 מטרים, כמו 2.4 GHz ו- 5.8 ג'יגה-GHz מציעים סחר סביר, 000, 000, 000, 000, 000 מתאים בגודל של 0, 000, 000, 000 ממוצע של פחות גבוה יותר, 000 GHz, 000, 000, 000 GHz, 000, 000, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 â GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 â â GHz, 000

עבור ערימה ארוכה של חזרה לאחור, טווח 6-15 GHz הוא אטרקטיבי, אם כי פסגות ספיגת חמצן סביב 60 GHz נמנעים. .HAP Yagi לעתים קרובות לפעול ב C-band (4-8 GHz) או X-band (8-12 GHz), שבו גשם הוא מינימלי בגובה stratospheric, ואת הספקטרום זמין תומך רחב עד 80Hz התקציב חייב להיות מוגבל עבור הפסד בטווח של 1D2 (R) על ידי ירידה במשקל 1B.

עיבוד אותות הסתגלות ותיקון שגיאות

בעוד האנטנה עצמה היא פסיבית, מערכת התקשורת יכולה להפחית באופן פעיל את ליקויים האטמוספריים.השווה הסתגלות ב-Fronide נגד הדלפקים-פלט הנגרמים על ידי השתקפות הקרקעית או שכבות השבירה האופקיות. A Decision-feedback equalizer (DFE) עם 10-20 נקודות זיכוי מספיק כדי לעצור את העיכובים עד 100nPC, אשר אופייני לקשר HAP-to-קרקע בזווית נמוכה של 0.

במסגרות מתוחכמות יותר, האנטנה Yagi משולבת לתוך מסגרת מרובות אינץ ' ⁇ (MIMO) מערכת 2 אוthogonal Yagis על הפלטפורמה יכול לשדר זרמי נתונים עצמאיים למערךי קרקע רב-תכליתיים, ביעילות כפול ירידה של יעילות ספירולוציונית (HMO נשא בדרך כלל על פני multipath, את קו רוחב של ערוץ ה-of-of-of-of-of-of-of-of-of-of-the-of-of-of-of-of-of-the-of-of-ofsight יכול עדיין להוכיח את זה כולל 2 פרוטוקולים מגנטיים עצמאי.

אתר אינטרנט: A Stratospheric בלונים תקשורת

שקול צי של בלונים סטרטוספיריים הממוקמים בגובה 25 ק"מ, ממונע עם מתן אינטרנט פס רחב לאזור אסון סטרוק.כל בלון נושא מערך Yagi קל משקל עבור גבהול לתחנת קרקע ועוד עבור קישורים intra-mesh. the backhaul משתמש 12-element Yagi עם 14 dBi רווח, ניזון באמצעות קואקס נמוך (Lpv) עם מגבה מינימלית (L2B) עם GHz) עם GHz) מוגן על ידי נוזל חמצן (L.

במהלך טיסה טיפוסית, הבלון נתקל בטמפרטורות מ -70 מעלות צלזיוס בלילה עד -20 מעלות צלזיוס בשמש בשעות היום.FRP בום מבטיח אלמנט ספיגה נשאר בתוך 0.1 מ"מ של נואל. A מיניאטורי 2-axis gimbal (0.8 ק"ג) לפצות על טפטוני בלון וקצב אימונים מופחת של 302b, כולל ירידה של 10 גרם ירידה במשקל איטי יותר של חומרים אלקטרוסוליים על ידי מערכת עיבוד איטי יותר.

השוואת יאגי לסוגי אנטנה אחרים ב- HAPs

אנטנה של צוללות פארבוליות מציעות רווח גבוה יותר בגודל נתון - מנה של 1 מטר ב- 5.8 GHz מספקת כ -30 dBi - אבל הסריקה המכנית שלהם דורשת תנודות כבדות וכבדות, מה שהופך אותם פחות מתאימים ל- HAPs אולטרה סגולה של אור אולטרה סגול (חלק של 5 ק"ג) עדיין יכול לשקול 15 ק"ג, הרבה יותר מקיבולת השכר המתוקה של רוב HAPs המופעלים כמו Zephy (שישה) ו- 5 ק"מ) אך ורק כדי לספק מערך חשמל קבוע (אונק) ו-D) אך ורק כדי לספק מערך נמוך של כוח).

אנטנות פטך ומזל מזל, המשמש לעתים קרובות לכיסוי רחב, חסר את הרווח הדרוש עבור חזרה לטווח ארוך. A Yagi עם 10-15 dBi מספק יתרון 10-30 dB על פני תיקון טיפוסי, מתורגם לעליה פי עשרה בטווח או ירידה פי מאה במחליף הנדרש עבור אותו טווח. כאשר המטרה היא מינימלית צריכת חשמל להאריך את סיבולת, הרווח של Yagis הוא מקבל 120 מעלות כפול עבור תיקון אחד בלבד (תחולה) הוא אחד בלבד.

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

ייצור תוספתי הוא מוכן לשנות את האופן שבו אנטנה יאגי מיוצרים עבור HAPs. 3D-printed dielectric מבנים עם ציפוי משטח מתכתי יכול ליצור מערך מורכב, רב-היישומים המשלבים רשתות להאכיל ונקודות עלייה לתוך חתיכה מונוליטית יחידה. גישה זו מפחיתה שגיאות איסוף, משקל, ועלות, תוך מתן עקבות טופולוגיות מנפח של 180 קילו-מדומים של קבוצות מתכת מבוזרות מוכחות לחלוטין.

אינטליגנציה מלאכותית נכנסת לתמונה גם במקום להסתמך על תבניות של דבורים קבועות, רשתות עצביות יכולות לשלוט במספר קטן של אלמנטים טפילים מותאמים על יאן כדי להסיע באופן דינמי את הנפח הראשי בתוך מגזר מוגבל.מושג זה, לפעמים נקרא "יאג חכם" (WIN diodes) או varactors כדי לשנות את אורך האפקטיבי של מנהלים, לייצר אפקט מעצור ללא שלב אלקטרוני של 1.5 ק"מ מוגבל.

אינטגרציה עם 5G ועתיד 6G רשתות לא-ארציות (NTN) היא עוד גבולות. תקנים כגון 3GPP מגדירים תקשורת ישירה בין טלפונים חכמים לבין HAPs בשחרור 17 ומעבר לכך, בעוד שאנטנות יאגיות לא יכולות לשמש בצד ציוד המשתמש, הן יכולות לשמש קישורי שער בין HAPs לבין רשת הליבה, שבו רווחים גבוהים ורווחה ישירה הם ראשי תיבות של ספקטרום:2FIRFIRFRE, כמו 2.

שיקולים סביבתיים ומבצעיים

מעבר למפרטים הטכניים, הסביבה המבצעית של HAPs מציגה מגבלות מעשיות.אנטנות חייבות לשרוד את ההשקה וההחלמה, אשר עשוי לכלול רטט גבוה (עד 10 גרם RMS במהלך העלייה דרך זרם המטוס) ושינויים בלחץ מהיר (מ- 1000 מ"ר ל 50 מ"ר בתוך 30 דקות) במהלך כמטר וירידה דרך ה- trophere, לחות יכול למעילים, להסיט אותם על ידי החלפת מים במהירות עד 80 ק"מ"מ"מ עד ירידה מהירה).

ברק אינו איום ב-20 ק"מ, אבל הצטברות מטען סטטית מעוברת דרך עננים icy (למשל, cirrus או ash געשי) יכולה לחצות רכיבים רגישים.קשר בין כל החלקים המתכתיים למטוס משותף של חיבורים זעירים - והכללה של מתג סטטיים (Daniuling DAP) יכול להוסיף מחסנים חשמליים או ל-HRicreicing Dgatereicials (ה-Dup) ללא צורך ב-HRic RUS) של 10 חודשים אחרים.

פרוטוקולי בדיקה ואימות

בדיקות טרום-דה-הרכב של אנטנה HAP Yagi חייבות לשכפל את הלחצים הכפולים של ריק תרמי ורטט. תאי מחזור איכות מ -90 מעלות C ל- +50 מעלות צלזיוס תוך כדי שאיבה עד 10 מ"ר, המאפשר למהנדסים למדוד רווח ו-VWR420 לשבת באמצעות ניתוחי רשת עם כבלים מתואמים טמפרטורה (למשל, תוכנית עם קרינת VR2B) כדי ל- 0.

בדיקות טיסה עם מודלים בקנה מידה קטן - שהועברו על בלונים בעלי יכולת גבוהה (למשל, באמצעות בלון הלוטו של הליום מלא ל-30 ק"מ) או יוחזרו על מל"טים מסחריים - בתנאי אימות בתנאי אטמוספרי אמיתי.Telemetry ממבחנים אלה (כולל RSSI, IMU זוויות, וטמפרטורה) חזרה אל תוך עיצוב, חומרי גלם, ייצוב, מדדי אבטחה 1 עד ל-iOS, אם כי הם דורשים טיפול דחוף, 000 שעות מעקב קריטיים של 1B, כולל אלגוריתם אבטחה, 000 שעות מעקב קריטי של אבטחה, 000, 000, כולל אלגוריתם אבטחה, 000 קריטי של אבטחה, 000 זמן טיפול, 000 שעות מעקב, 000 זמן טיפול, 000, 000 של אבטחה, 000, 000, 000 זמן טיפול חירום, 000, 000 זמן טיפול, 000, 000 זמן טיפול חירום, 000 זמן טיפול דחוף, 000 זמן טיפול חירום, 000 זמן טיפול חירום, 000 זמן טיפול חירום, כולל אלגוריתם קריטי של אבטחה, 000 זמן טיפול דחוף, 000 זמן טיפול חירום, 000 זמן טיפול חירום, 000 זמן טיפול חירום, כולל אלגוריתם אבטחה, כולל אלגוריתם אבטחה, כולל אלגוריתם אבטחה, 000 זמן טיפול חירום, 000 זמן טיפול חירום, 000 זמן טיפול חירום, 000 זמן טיפול חירום, 000

מסקנה

אנאנטנות יאגי הוכיחו את עצמם לא כשרידים של עבר אנלוגי, אלא כרכיבים תכליתיים, בעלי ביצועים גבוהים של מערכות תקשורת בעלות יכולת גבוהה מודרנית, תכונותיהם הטבועות – בעקביות, פשטות ומשקל נמוך – באופן מושלם עם מגבלות של HAPs, בעוד האתגרים האטמוספריים שמגיעים עם stratospheric Flight , תואמים את פני מדע, ייצוב, והתאמה יעילה של טכנולוגיות הפעלה גלובלית של תאים, כמו גם של מערכת בקרה תלת-מרחב פתוח, אשר ממשיכות לספק קישוריות גלובלית של מערכת למידה משולבת, כלומר, כלומר, כלומר, מערכת בקרת שטחית 3D מודרנית, היא מערכת בקרתית, כלומר, כמו גם מערכת בקרת תאים תלת-מרחבית של מערכת בקרתית, היא מערכת למידה משולבת יותר ויותר, אשר תמשיך להיות בעלת מערכת בקרתית של מערכת בקרת סביבה יעילה, כלומר, כלומר, עם אנטרקטיבית של מערכת בקרתית של מערכת למידה משולבת, מערכת בקרת סביבה יעילה, היא בעלת מערכת בקרתית של מערכת בקרת סביבה יעילה, עם מערכת למידה משולבת, אשר תמשיך להיות בעלת מערכת בקרת תאים תלת-מרחבית של מערכת בקרת אקלים, היא מערכת בקרת אקלים 3D, אשר תמשיך להיות בעלת מערכת בקרת סביבה יעילה, אשר תמשיך להיות בעלת 3D-מרחבית של מערכת בקרת אקלים