星链卫星的天线实际是由1280个小天线阵列组成一个相控雷达,因此它信号生成方式也与众不同。几句话简单揭秘一下。首先,基础信号被送到导线末端,与上方的十字星天线进行电场传递,正负电荷来回翻转,会带着天线一起震荡,根据右手定则,在十字星边缘场的垂直方向会产生磁场,随着电荷的来回翻转,电场和磁场的方向也会发生翻转,电磁波需要向外辐射,这时候信号就出现了,这就是训练设备单个天线发射信号的过程。接收信号就简单了,由控制芯片切换到信号接收模式,卫星发送的电磁波被天线接收后会产生电场,天线中也会建立起一个微弱的震荡电场,然后耦合传递给前端进行放大,这是单根天线的信号接收。现在我们来看看1280根天线组合起来是如何工作的。单个天线只有一厘米左右的直径,好像卫星看不见一个灯泡的闪烁。为了让卫星迅速发现,我们需要提高灯光的亮度,所以把1280个天线集中起来,将地面电磁波聚焦成一个大大的波数,我们看看它是如何工作的,哪两根天线放在一起?举例,一根天线向外传播的信号,它的波形是有规律的排列,每一个点有方向,有强度。当第二根天线向外传播信号时,我们可以看到两个信号波发生了叠加,在这些叠加的区域,方向一致的波形信号相加,通过相位干涉原理,方向相反的波形信号被抵消,这样不但信号波束更集中,而且两个叠加信号可以聚焦成大于两倍的增强信号。我们将更多的天线排列在一起,这个叠加区域的香肠干涉就会越聚焦。当1280根天线全部排列在一起时,就可以形成指向性和功率非常大的信号波束,这个功率足以高速传递到太空当中。所以芯片设备的1280根天线的阵列,并不是单纯的把1280根天线进行功率叠加,实际上这种排列在功率上达到单个天线的3500倍。这主要归功于微波的相位干涉原理,将1280个天线微波集中在一个方向上,就好像给灯泡放了一个反射聚焦镜一样,让所有的光只通过一个孔出去。这整个过程需要非常复杂的数学推导,所以这里就先跳过。那么,地面天线是如何实时跟踪到卫星呢?我们需要实时调整这个微波的发射角度,使其能够实时指向高速飞行的卫星。按照以往的思路是用电机进行机械驱动,但是机械磨损导致的误差达不到训练计划的要求。之后,马斯克团队提出了一个完美的解决方案,我们来看看它的原理。这是双天线模型,两个天线传播的信号是相同的,电磁波的位置也是相同的。先讲一个知识点,发射功率的大小决定信号幅值的大小,调整电压就能调整电磁波的幅值,而信号频率的大小决定电磁波的波长,也就是说,调整这两个参数可以让信号向左或向右移动,这叫做信号相移。现在就要用相应控制电磁波的角度来跟踪卫星了。我们将两个天线的信号进行相移,两股波形都发生了变化,波形所叠加的位置也在移动,叠加位置形成聚焦,这时候一股指向信号波就形成了,继续调整两股电磁波的功率,信号波束的方向也跟着移动。当然,两个天线形成的波束是简单的线性移动。新练天线排列为1280个天线,这相当于一个相控阵雷达,所有天线的单个波组成一个个平面波,就像大海的巨浪,强劲有力。同样道理,通过改变每个天线的波形位置,可以聚焦成一个超级信号波束,它可以在100度范围内指向任何角度。新片天线是单个相控阵雷达,但是新练卫星却有四个相控阵天线,两个核心链天线通信,另外两个用于卫星网络专用基站通信。这样以便于更多的民用设备通过训练技术访问互联网。