星链卫星是如何提供互联网服务的看完它的工作原理你就明白了

需要这么一口大锅盖就能进行上网，这就是大名鼎鼎的星链系统。我们打开一个卫星天线，看一下它究竟是如何连接互联网服务的。这是一块铝制结构的背板，背板上面就是天线最重要的核心，一个巨大的PCB电路板。电路板上面安装了640颗小型微芯片以及20颗较大芯片，在PCB的边缘位置上还有主CPU芯片和GPS芯片。PCB的背面是1400个环形铜圈。PCB电路板与其他三层板材一起构成了1280根蜂窝射频天线模块。每个天线模块都非常复杂，这些天线组成一个巨大的相控阵天线。我们现在看看天线是如何向卫星发射电磁波的。射频天线一共由六层组合而成，为了方便理解，我们将天线简化为两层，天线最下面是一个微芯片，芯片连接着一条弯曲的馈电线，上面是一个天线贴片。馈电线能接收微芯片产生的十二千兆赫的高频信。信号每83匹秒一个周期，从而产生电荷正负的变化。当高频信号来到馈电线时，有趣的事情发生了，信号曲线处于波谷时，电子会被推送到馈电线的末端，形成负电荷区，与此同时，上面的天线贴片形成正电荷区，从而在连接线和天线贴片之间形成一个磁场。当信号曲线处于波峰时，正负电荷区发生交换，磁场方向也会发生相应的变化。由于信号会在波峰、波谷不断变化，磁场也会不断来回震荡，通过不断的产生这种震荡磁场，最终会产生一个沿着电场和磁场垂直传输的电磁波，产生的电磁波会向外进行扩散。这只是一个天线，如果想要卫星能接收到地面发射的电磁波，我们需要更多的天线组合在一起，从而产生一个聚焦的强大的电磁波波束。我们看一下波束的产生过程，这是两个简化后相邻的天线，其中一个天线产生电磁波后会向某个方向。散开进行传播，当第二个天线发射电磁波后，电磁波会与第一个电磁波发生叠加，这样我们就得到两个相互叠加的增强信号。我们在加入几个天线可以看到电磁波的香肠干涉进一步聚焦，而接收天线有1280个这样的天线，这些天线聚集在一起就能形成一个非常强大的电磁波波束。如果你对这种3D知识动画感兴趣，可以下载左下角最新推出的APP进行学习，里面有非常专业的优质内容，感兴趣的可以下载了解一下。但是现在有个问题，卫星运行速度非常快，每小时达到2.7万公里，另外播出的指向是有一定范围的，每隔4分钟左右，天线就会在不同的卫星之间切换，但是想在如此高速下瞄准卫星并不简单，那怎么办呢？只能通过改变向位来解决，也就是将信号向左或者向右移动，比如我们将信号进行一个180°的向移，波形会是这样。如果进行315。度的向移，波形又会是这样？现在我们还是以这两个天线为例，将天线二的信号进行45°向移，由于两个天线信号的波峰波谷不一致，那么产生的两个电磁波的香肠干涉的位置偏向左边，如果我们向左不断改变信号二的相位，香肠干涉的位置会慢慢的向右移动，通过不断的改变信号的相位，就能创造出一个相肠干涉的扫描区域。我们现在再加入几个天线，这些天线的电磁波汇聚在一起，通过信号的变化，电磁波的扫描范围也会不断变化，我们具体到整个相控振天线，那么天线产生的电磁波就会在100°的范围内进行不断扫描。有个疑问，信号相位是如何不断改变的呢？这就要用PCB电路板上的卫星片了，电路板上的GPS模块会测量出卫星的位置信息，CPU根据这些信息计算出每一个天线所需要的相宜，然后将相应信息发送给20个波数控制芯片。每个波束控制芯片在与30。二个射频模块进行协调，每个射频模块控制两个天线，CPU每隔几每秒就会重新计算一次天线数据，以便调整波数的位置，并不断的对准星链卫星。问题是这些波数是如何收发数据的呢？其实数据是通过二进制进行发送的，我们只需要改变信号的符值和相位就可以了。不同的符值和相位代表不同的6位二进制数据，6位二进制值可以表示64个不同的值，我们可以将这64个二进制值分布在不同的象限。比如我们现在要传输01101这个数据在原点和01101之间进行连线，这条线段的长度就是符值，线段与X轴的夹角就是相位。然后电磁波的幅值就会按照象限的浮值以及象限的相位进行波动，如果要传101000这个数据也是一样的，先计算出符值，再计算出相位，从而再次改变浮值和相位。这些不同幅值和相位的电磁波组合在一起，就能在卫星和天线之间进行数据。传输了。

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