從1950年第一顆人造衛(wèi)星進入軌道以來，我們一直使用天線進行信號的中轉(zhuǎn)，天線技術雖然一直在發(fā)展，但直到最近幾年才出現(xiàn)了一些技術上的飛躍。
傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信是用拋物面天線實現(xiàn)的，射頻波束必須精確地對準衛(wèi)星以保持連接，對于同步軌道衛(wèi)星在移動中的應用，地球站天線必須能夠快速移動以保持對衛(wèi)星的指向精度，對于中低軌道衛(wèi)星通信天線的要求也概莫能外。
這些天線的機械特性不可避免的會帶來磨損，從而存在突發(fā)機械故障的隱患，這對許多用戶來說可能是災難性的。此外，對于移動應用，傳統(tǒng)的拋物面天線往往過于笨重，一些小型移動平臺受到承載能力的限制，只能選用口徑更小的天線，從而減小了移動平臺的數(shù)據(jù)傳輸能力。
如今，多家公司正在研究開發(fā)替代解決方案，重點聚焦在非機械系統(tǒng)的天線技術上。與傳統(tǒng)天線相反，電子天線沒有移動部件，真正移動的是波束而非天線本身。這具有多項優(yōu)勢，包括可靠性更高，跟蹤更快，輪廓更低、重量更輕等。另外，目前開發(fā)的系統(tǒng)可以是平板的或彎曲的，可以更好地適應安裝所需的形狀，如車輛或飛機頂部的形狀。
Kymeta公司——超材料的應用
Kymeta公司是2012年從專利持有公司IntellectualVentures獨立出來的，成立的目的是開發(fā)基于軟件和超材料的電子波束成型天線，并將其研究成果轉(zhuǎn)化為商業(yè)應用，比爾蓋茨也是該公司的投資人。
Kymeta天線使用超材料形成全息波束，這意味著可以使用軟件而不是機械部件來動態(tài)地調(diào)整天線指向，這也大大降低了天線的功耗。天線使用電子射頻波束指向控制，電子極化選擇和角度控制，衛(wèi)星自動識別和跟蹤，可以廣泛應用于移動通信領域，包括為汽車提供軟件更新。
多年來，Kymeta為建立和分銷其mTenna技術與多個行業(yè)的領軍企業(yè)立了合作伙伴關系，包括豐田、松下、空中客車防御與空間公司、夏普、Intellian、Intelsat、Inmarsat、O3b等。
Kymeta計劃在今年第二季度推出其首款產(chǎn)品，即70厘米的Ku波段mTenna。2017年還將看到Kymeta的天線組合器的推出，該組合器可將多個天線Rx信號組合在一起，以滿足容量可擴展的要求。每個組合器單元最多可以連接四個mTenna ASM，每增加一倍的天線，可將Rx增益有效增加高達2.7dB。多個組合器可用于鏈接多達64個mTenna ASM。此外，天線組合器支持360度的全球覆蓋，這意味著組合天線可以在視角極低的南北緯地區(qū)實現(xiàn)連接。
Phasor Solutions公司——電調(diào)天線
Phasor Solutions最初是為了解決使用低輪廓天線為高速客運列車提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入的需求。該技術經(jīng)過幾年的演進，已經(jīng)發(fā)展成為一個厚度小于1英寸的平板電調(diào)天線，可適用于航空、海上和陸地的移動應用。
Phasor的技術使用具有電子波束成型功能的專用集成電路(ASIC)微芯片。這些芯片與非常小的貼片天線組合組成一個單元，超過500個單元分布在經(jīng)過射頻優(yōu)化的面板上，構成了Phasor核心模塊的基礎。核心模塊可以組合成各種尺寸和配置來構建Phasor的相控陣天線，擁有前所未有擴展能力。Phasor獨特的設計將能夠生產(chǎn)出形狀適應性強，高度只有1~2英寸的天線，具備重量輕、面積小、精度高等特點，并且能夠以非常高的增益提供超過100Mbps的寬帶速度。
2016年9月，Phasor公司通過Intelsat 903衛(wèi)星在英國艾塞克斯的測試站進行了實時高清視頻的傳輸演示。
Phasor花了幾個月的時間對其系統(tǒng)的方向圖進行了近場和遠場的測試，以確保其波束特性符合相應的監(jiān)管要求。
在完成實驗室測試之后，八模塊的發(fā)射系統(tǒng)被部署到了Phasor的戶外測試站點。OmniAccess為測試提供了地面設備及Intelsat903衛(wèi)星上的帶寬，系統(tǒng)成功運行了兩個多星期。在測試中，八模塊系統(tǒng)實現(xiàn)了2Mbps的上行鏈路性能，包括在需要快速波束掃描的移動平臺上的傳輸。天線保持了很高的指向精度，可使用高效的調(diào)制和編碼技術(MODCOD)傳輸全高清視頻流，不需要采用擴頻技術，也沒有對鄰星帶來額外的干擾。
Phasor計劃在今年下半年針對其每個目標市場(航空，海運和陸上移動)正式推出其商用天線產(chǎn)品。
C-COM——相控陣天線
C-COM衛(wèi)星系統(tǒng)公司成立于1997年，一直生產(chǎn)天線及其配件，其iNetVu天線廣泛應用于軍事通信、油氣勘探、SNG、應急通信和移動基站中繼傳輸?shù)阮I域。
如今，C-COM正在開發(fā)基于模塊化設計的相控陣天線，該天線采用先進的軟件算法來控制和校準模塊。單個天線將包括數(shù)百個獨立的模塊，批量生產(chǎn)的方式將大大降低開發(fā)的成本。滑鐵盧大學與C-COM合作，發(fā)明了一種波束成型校準算法，還能校正諸如老化或環(huán)境等外部因素的影響，使天線正常工作。波束形成計算機將負責識別整個系統(tǒng)及每個模塊的屬性并記錄數(shù)據(jù)。
C-COM希望部署用于固定和移動衛(wèi)星寬帶通信應用的低成本，低重量，低輪廓的Ku、Ka或Ku / Ka雙頻天線。天線的模塊化特性和曲面的適應能力使得其可以適用于汽車、船只、火車、公共汽車和飛機等載體。這一新系統(tǒng)及其對更高的毫米波頻段的擴展能力也使其在將來可以在5G及毫米波汽車雷達等電信領域得到應用。
在2016年5月，C-COM基于其專利移相器技術，成功測試了其首款4x4 Ka波段相控陣列模塊。 4x4 Ka波段智能天線模塊采用基于創(chuàng)新架構的低成本多層平面電路，具有靈活度高、厚度小、模塊化、一致性和適應性強等特點。初步結(jié)果令人振奮，即使幾個天線元件關閉，模塊仍然能夠提供可接受的輻射方向圖，而不會顯著降低性能。
