La Marina de los EE. UU. Recurre a la formación de haces ópticos para la comunicación en tiempo real

Isotropic Systems, un desarrollador de tecnologías de terminales de banda ancha, ha anunciado hoy un contrato de evaluación y desarrollo de antenas con la Unidad de Innovación de Defensa (DIU). El objetivo es probar la capacidad de sus antenas de haces múltiples basadas en la innovadora tecnología de formación de haces ópticos de la compañía.

Las antenas ópticas de formación de haces deben evaluarse frente a los requisitos intransigentes del servicio naval. Imagen (modificada) utilizada por cortesía de Isotropic Systems

La DIU está evaluando las tecnologías y circuitos de antena de formación de haz de Isotropic Systems con el objetivo de soportar múltiples enlaces con transferencia suave entre satélites de órbitas múltiples que operan sobre las bandas S, C, Ka, Ku, X y Q.

El terminal de la compañía cuenta con módulos de lentes ópticos diseñados para adaptarse al espacio limitado disponible a bordo de los barcos de la marina. Los evaluadores probarán la capacidad de los nuevos sistemas para operar confiabilidad en los entornos navales más duros, incluyendo agua salada, EMI y vientos intensos.

«Isotropic Systems ha descifrado el código para una nueva era de conectividad y comunicaciones perfectas y seguras en algunas de las condiciones más desafiantes que enfrentan las agencias gubernamentales y las operaciones militares en todo el mundo», dijo John Finney, CEO y fundador de Isotropic Systems.

Continúa diciendo: “Permitiremos que la Armada y otras fuerzas y agencias gubernamentales arbitren toda la capacidad que necesitan desde las constelaciones de órbita terrestre baja, geosincrónica, ecuatorial y media sobre una única plataforma de haces múltiples. «

Las deficiencias de las antenas parabólicas y las matrices en fase

Como Finney explicó en el Seminario de diseño de RF de Interlligent 2019, no estaba demasiado lejos en el pasado cuando las comunicaciones por satélite significaban satélites geosíncronos, orbitando a 22,000 millas sobre la tierra y, desde el punto de vista de un observador de la tierra, inmóviles. Los reflectores parabólicos, los grandes dispositivos mecánicos con poca necesidad de ajuste, sirvieron de manera útil.

Pero luego llegó el advenimiento de sistemas de lanzamiento económicos y una gran cantidad de satélites de órbita terrestre baja (LEO). Estos dispositivos son atractivos desde un ángulo de guerra porque son reemplazables. El problema es que desde el punto de vista de la antena parabólica, ya sea en tierra, en el aire o en un barco de la Armada, solo son visibles durante minutos.

Otra tecnología importante, las antenas de matriz en fase, puede tener miles de elementos y puede atrapar una flotilla de satélites a medida que avanzan en el espacio; uno de los miles de elementos seguramente atrapará uno o más de ellos en cualquier momento.

Matriz por fases

Matriz por fases. Captura de pantalla utilizada por cortesía de Isotropic Systems en el Seminario de diseño de RF 2019 de Interlligent UK (14:50)

Sin embargo, los principales problemas son dobles: son caros y consumen energía en el orden de kilovatios.

Antena de haz óptico de Isotropic Systems

El sistema de formación de haz óptico general de Isotropic Systems se ilustra a continuación con una lente retirada para ilustrar los puntos de transmisión.

Haz óptico

Rayo óptico. Imagen utilizada por cortesía de Isotropic Systems

Luego, como se ilustra a continuación a la izquierda (rojo), se activa el punto de transmisión apropiado debajo de cada lente para enviar el haz en la dirección del objetivo. Lo mismo podría hacerse desde otras lentes.

Dirección de haz de elementos en comparación con la dirección de haz de matriz

Dirección de haz de elementos en comparación con la dirección de haz de matriz. Captura de pantalla utilizada por cortesía de Isotropic Systems en el seminario de diseño de RF 2019 de Interlligent UK (18:42)

El resultado es un pequeño número de haces dirigidos al punto apropiado en el espacio. El proceso computacional es, en ese punto, algo similar al de un sistema clásico de matriz en fases, pero con un número mucho menor de puntos de transmisión. Entre los beneficios resultantes se encuentran grandes ahorros en energía.

Como se ilustra, también hay transmisiones verde y azul, lo que significa que se puede acceder a más de un satélite al mismo tiempo.

La Armada abre un camino para los satélites LEO

La marina, como todos los demás, se alejará de las comunicaciones por satélite geosíncronas estacionarias y se dirigirá a enjambres de satélites LEO, cada uno visible solo durante minutos y cambiando rápidamente de posición incluso durante ese tiempo. Claramente, las engorrosas antenas parabólicas, que deben ser manejadas mecánicamente, no lo cortarán.

Los sistemas de matriz en fases son un buen intermediario para los barcos, pero incluso allí los requisitos de alta potencia y la necesidad de refrigeración son indeseables. Y, por supuesto, esos requisitos significan aún más dificultades para los aviones y misiles, donde cada vatio cuenta.

Debido a la practicidad de los satélites LEO baratos y reemplazables, la capacidad mundial de ancho de banda satelital comenzará a expandirse poderosamente en el futuro a corto plazo. Además, se postula que la ruta de señal desde un punto en la Tierra a un satélite LEO y viceversa resultará ser más rápida que el cable de fibra.

La armada puede ser la organización pionera en esta tecnología, y es posible que este método sea una nueva vía para que el servicio de Internet se entregue a hogares, empresas y, en última instancia, a teléfonos celulares.

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