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摺紙啟發天線創新用於立方衛星及6G

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科技產業資訊室 (iKnow) - Kyle 發表於 2021年2月18日

圖、摺紙啟發天線創新用於立方衛星及6G
 
來自美韓跨國多學科團隊,針對奈米和微米衛星通訊設計了一種小型,輕便和低成本的可部署天線。這款新穎的天線設計,利用摺紙理論,機械動力學和天線陣列原理,可用於CubeSat立方或奈米衛星進而強化6G通訊系統。

現代電信系統依賴著衛星在全球範圍內提供快速且可靠的中繼訊號,進而讓用戶可以在全球範圍內傳送即時訊息,觀賞直播電視,或者與全球合作夥伴舉行電話會議!

這一通訊衛星是使用高頻無線電波傳輸數據,天線充當雙向接口,將發射器提供的電流轉換成無線電波,與接收器配對。因此,天線的確扮演至關重要的設備。如果沒有天線,衛星和地面接收器將幾乎無法使用。

雖然,現代衛星設計和性能正在逐步進步當中,但是天線技術的限制仍難讓6G發揮到最佳的狀態。因此,許多工程師期望在不提高成本或不降低性能的前提下,努力使奈米衛星天線小型化。例如,像CubeSats這樣的奈米衛星可以小到10 cm3的立方體,但是要如何製造出足夠小的通訊天線,以便在發射和飛行期間將其儲存在其中,這就變得一項昂貴且具挑戰性的工作了。

韓國釜山大學和美國阿拉巴馬大學合作在設計這一款新型態天線是受到日本摺紙藝術的啟發,期望在一個空間映射的領域中,使其能夠折疊,且展開天線到最佳幾何形狀。雛型天線折疊後體積僅為32.5 mm3,重量僅為5克,非常適合安裝在CubeSat中。

研究人員使用廉價的材料製造了大部分天線,並使用特殊的接頭將方形板折疊成一個立方體,可以在發射和飛行過程中輕鬆儲存它們。一旦進入軌道,可以將天線部署在CubeSat的外部,準備接收和發送數據。

根據團隊表示,為了讓天線更具彈性,這一天線可以根據衛星是否需要相互通訊或者與地球通訊,進行不同部署的模式。換句話說,該天線的體積,輻射方向圖(radiation pattern)和極化(polarization)可以根據所需的運作模式進行重新配置。透過這種配置,將使研究人員能夠針對每種通訊類型進行天線系統的優化。該研究結果,對於下一代6G通訊系統帶來激勵。(724字)


參考資料:
Innovative Origami-Inspired Antenna Technology for Use in Small Satellites. SciTech Daily,2021/2/11 


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