專為輕型、小型且經濟高效的衛星而開發的可折疊相控陣發射機

東京工業大學的科學家報告說，一種新設計的可折疊相控陣發射器可以幫助衛星變得更輕、更小，並且發射成本效益更高。 該發射器由液晶聚合物堆疊層製成，並具有柔性摺痕，提供靈活性和可部署性。 新的設計可以使私人公司和新創公司更容易進行太空技術的研究和實施。

最近情況發生了轉變邁向現在所謂的「新太空時代」。 這個術語指的是空間如何不再完全由例如美國國家航空暨太空總署 (NASA)，但已成為許多對探索和部署太空技術感興趣的私人公司和新創公司的遊樂場。 雖然這為我們開啟了廣闊的可能性、勘探和電信，發射衛星仍然是一項昂貴的工作。

一般來說，(LEO) 衛星既低成本又低延遲。 然而，低地球軌道衛星的現代天線設計很重，導致需要在使衛星緊湊和實現大天線孔徑以獲得更好的性能之間進行權衡。 這些問題大大增加了發射成本，被視為新太空時代需要克服的主要障礙。

在此背景下，日本東京工業大學（Tokyo Tech）副教授 Atsushi Shirane 領導的科學家團隊開發了一種可展開的可折疊設備適用於在 Ka 頻段運作的小型 LEO 衛星。 他們的和配置，在 2023 年國際微波研討會上提出並發表在IEEE 微波和無線技術通訊，可以為更小、更輕的衛星鋪平道路，而不會影響其傳輸性能。

這種新穎設計由 64 元件主動相控陣發射器組成，其關鍵在於巧妙堆疊液晶聚合物 (LCP) 層，以在不妨礙電氣連接的情況下形成可折疊摺痕。 研究人員在貼片天線和電路元件指定區域堆疊了六層，但在摺痕處只使用了兩層。 這使得相控陣可折疊，且不會對電路線造成任何損壞（圖 1）。

值得注意的是，為了使相控陣正常運行，團隊必須考慮發射器的可變折疊角度。 「在安裝在一個可部署的相控陣中機械變形的相控陣平面幾何結構的校準是不可避免的過程，」Shirane 博士解釋道。「在目前的設計中，透過獨立控制天線元件的每個相位，所提出的發射機可以在以下彎曲角度下正常工作： 10° 至 20°。

研究人員還必須抵消摺痕帶來的不對稱性，這種不對稱性會透過稍微修改天線貼片的大小和位置來影響更靠近它們的天線貼片。

經過全面測試後，他們報告稱，該天線的重量非常輕，各向同性輻射功率高達 46.7 dBm。 「採用靈活的異段 LCP 板，所提出的相控陣發射機重量僅為 9.65 g，其中 64元件，這優於具有 16 個元件、重 33.64 克的最先進的剛性發射器。