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第489章 让问题变得更有趣一些


接收到二把手的眼神,唐森知道该自己上场了,他放下手里的材料,开口解释道:

“肖教授,我先简单介绍一下我们目前的情况吧。

我们整个空间太阳能电站的核心链路主要分为三段,首先,是先将光伏板发送到太空上,实现太空发电,然后将电能通过磁控管转换成微波,最后,微波通过天线阵列定向发射回地面,地面接收阵列再通过整流天线把微波变回直流电并入电网。

之前的研究中我们已经解决了太空电站的规划和短距离的能量转换问题,但是难点还有很多。目前最大的技术难点是在微波传输这一段。”

他把面前一份技术报告翻到某一页,指着上面一组实验数据,说道:

“我们的发射天线阵列采用的是相控阵技术,用精密算法控制每一个小天线的发射相位,让所有微波信号在空间中叠加时,发散的旁瓣互相抵消,只在正前方形成一道笔直的能量束。

但问题在于,这道能量束穿过大气层时,会受到电离层非均匀介质的干扰。

电离层的电子密度是随时间和空间变化的,微波穿过时会发生相位偏移和波前畸变,导致地面接收阵列上的能量分布出现不均匀的热斑,传输效率大幅下降。

我们试过好几种方法来解决这个问题,但是要么是传输效率提升不大,要么就是成本太高,不适合实际应用。”

他合上报告,眼含期待的看着肖宿。

“我昨晚看了您的通信方案,里面提到用和乐群约束来处理非均匀介质边界上表面波模态的色散失配和阻抗跳变,不知道这套方法对微波在电离层中的相位补偿有没有参考价值?”

唐森的描述肖宿虽然只听了一遍,但是已经在脑子里把整个链路拆解完了,太空发电,确实很有趣,他的眼睛瞬间就亮了。

他没有回答唐森的问题,而是反问道:

“你们现在用的相控阵相位校准,是闭环的还是开环的?”

唐森微微一愣,没想到肖宿一上来就问了一个这么精准的问题。

相控阵的相位校准模式是整个微波传输系统最核心的控制参数,一般人听完整套介绍可能还得消化半天“非均匀介质”和“波前畸变”的关系,他却直接跳到了整个系统最要害的地方了。

果然,盛名之下无虚士。

“目前是开环的。

我们在地面先标定好相位参数,然后根据预设的大气模型做补偿,可电离层的实时变化太快了,预设模型根本跟不上。”

“开环当然跟不上,电离层的电子密度波动周期是毫秒级的,你们用预设模型做补偿,等模型算完电离层已经变了,必须做成闭环自适应。

在接收端实时监测波前畸变,把畸变数据通过上行链路反馈给发射端,发射端根据反馈数据动态调整每个阵元的相位。

这个闭环的延迟必须压到微秒级以下,否则反馈数据和实时波前之间又会产生新的偏差。”

唐森的眉头微微动了一下。

这个问题他当然也知道,他的团队花了将近两年时间试图搭建一套实时闭环反馈系统,但卡在两个地方一直没走通:一是反馈信号的传输延迟,二是反馈数据的处理速度。

他只是没想到肖宿听完一遍就能直接点出了这两个核心难点,当场态度就变得更慎重了。

“反馈信号的传输延迟我们目前还解决不了,”唐森说,“从地面接收端到太空发射端,来回通信链路本身就有延迟,再加上信号处理的时间,根本达不到微秒级。

另外,反馈数据量太大了,接收端需要实时监测整个阵列面上的能量分布,数据吞吐量对现有的星地通信链路来说是天文数字。”

肖宿听完这句话,左手托腮,沉默了下来。

整个办公室里所有人的目光都落在他身上,没有人说话。

二把手端起了茶杯又放下,赵铁军把手里那支钢笔转了好几圈,傅访旸靠在沙发上,手指无意识的摩挲着。

大家都看出来这个少年正在思考,没有人敢在这个时候打断他。

肖宿沉默下来倒不是因为唐森的问题有多难。

唐森的微波传能系统和他现在要做的无线通信系统其实还真差不多,唐森他们的课题,系统的发射端在太空,接收端在地面,中间隔着几千公里的非均匀大气层。

他要做的无网线通信系统,发射端和接收端都在地面,中间隔着的是城市建筑、地形起伏、天气变化造成的复杂电磁环境。

两者都是在非均匀介质中实现电磁波的定向、低损耗、高保真传输。

唐森卡住的地方是反馈信号的传输延迟太大,数据量太大,这个问题其实也是他之前考虑过的无线通信问题的难点,而刚好,这个难点刚刚被他解决了。

也就是说,唐森他们的这个问题,只要把他们解决无线通信问题的方法转移过来就行了,根本没什么需要担心的。

肖宿低头是因为他突然想到了一个更加有趣的想法。

唐森的太空发电站是一个很有意思的课题,在太空中建立光伏发电站为地面提供了无限的清洁能源,这种想法不仅大胆而且极具前景。

不过,他觉得唐森的课题有一个地方有些太拘束了,他们还是太局限于原本的轨道,只想着在地面建立一个固定的接收基站来吸收从太空传回来的能量,主要目光还是凝聚在如何优化接收器本身,没想过其他的接收方式。

而肖宿则想的是,为什么能量转换器必须是固定的某个东西呢?为什么不能像无网线信号接收器一样,做一个移动的能源接收端呢?

如果能量接收端就像手机通信端一样,不需要任何固定基站,那不就能随时随地接收太空传回来的能量了吗?

到时候,现有的整个能源传输体系,就比如那些输电网、变电站、电缆等等,全部都可以被替代了,用电的方式完全可以更加自由和简单。


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