接收到二把手的眼神,唐森知道該自己上場了,他放下手裡的材料,開口解釋道:
“肖教授,我先簡單介紹一下我們目前的情況吧。
我們整個空間太陽能電站的核心鏈路主要分為三段,首先,是先將光伏板傳送到太空上,實現太空發電,然後將電能透過磁控管轉換成微波,最後,微波透過天線陣列定向發射回地面,地面接收陣列再透過整流天線把微波變回直流電併入電網。
之前的研究中我們已經解決了太空電站的規劃和短距離的能量轉換問題,但是難點還有很多。目前最大的技術難點是在微波傳輸這一段。”
他把面前一份技術報告翻到某一頁,指著上面一組實驗資料,說道:
“我們的發射天線陣列採用的是相控陣技術,用精密演算法控制每一個小天線的發射相位,讓所有微波訊號在空間中疊加時,發散的旁瓣互相抵消,只在正前方形成一道筆直的能量束。
但問題在於,這道能量束穿過大氣層時,會受到電離層非均勻介質的干擾。
電離層的電子密度是隨時間和空間變化的,微波穿過時會發生相位偏移和波前畸變,導致地面接收陣列上的能量分佈出現不均勻的熱斑,傳輸效率大幅下降。
我們試過好幾種方法來解決這個問題,但是要麼是傳輸效率提升不大,要麼就是成本太高,不適合實際應用。”
他合上報告,眼含期待的看著肖宿。
“我昨晚看了您的通訊方案,裡面提到用和樂群約束來處理非均勻介質邊界上表面波模態的色散失配和阻抗跳變,不知道這套方法對微波在電離層中的相位補償有沒有參考價值?”
唐森的描述肖宿雖然只聽了一遍,但是已經在腦子裡把整個鏈路拆解完了,太空發電,確實很有趣,他的眼睛瞬間就亮了。
他沒有回答唐森的問題,而是反問道:
“你們現在用的相控陣相位校準,是閉環的還是開環的?”
唐森微微一愣,沒想到肖宿一上來就問了一個這麼精準的問題。
相控陣的相位校準模式是整個微波傳輸系統最核心的控制引數,一般人聽完整套介紹可能還得消化半天“非均勻介質”和“波前畸變”的關係,他卻直接跳到了整個系統最要害的地方了。
果然,盛名之下無虛士。
“目前是開環的。
我們在地面先標定好相位引數,然後根據預設的大氣模型做補償,可電離層的即時變化太快了,預設模型根本跟不上。”
“開環當然跟不上,電離層的電子密度波動週期是毫秒級的,你們用預設模型做補償,等模型算完電離層已經變了,必須做成閉環自適應。
在接收端即時監測波前畸變,把畸變資料透過上行鏈路反饋給發射端,發射端根據反饋資料動態調整每個陣元的相位。
這個閉環的延遲必須壓到微秒級以下,否則反饋資料和即時波前之間又會產生新的偏差。”
唐森的眉頭微微動了一下。
這個問題他當然也知道,他的團隊花了將近兩年時間試圖搭建一套即時閉環反饋系統,但卡在兩個地方一直沒走通:一是反饋訊號的傳輸延遲,二是反饋資料的處理速度。
他只是沒想到肖宿聽完一遍就能直接點出了這兩個核心難點,當場態度就變得更慎重了。
“反饋訊號的傳輸延遲我們目前還解決不了,”唐森說,“從地面接收端到太空發射端,來回通訊鏈路本身就有延遲,再加上訊號處理的時間,根本達不到微秒級。
另外,反饋資料量太大了,接收端需要即時監測整個陣列面上的能量分佈,資料吞吐量對現有的星地通訊鏈路來說是天文數字。”
肖宿聽完這句話,左手托腮,沉默了下來。
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