衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是基于衛(wèi)星通信的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)在低軌道部署一定數(shù)量的衛(wèi)星形成規(guī)模組網(wǎng)，為一定區(qū)域范圍內(nèi)提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入等通信服務(wù)。低軌衛(wèi)星由于軌道低，具備傳輸延時(shí)小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活、應(yīng)用場(chǎng)景豐富、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，且可通過(guò)增加衛(wèi)星數(shù)量提高系統(tǒng)容量，因而非常適合應(yīng)用于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。

       相控陣天線具有體積小、質(zhì)量輕、損耗少等特點(diǎn)，且可以同時(shí)滿足多點(diǎn)波束、敏捷波束、波束重構(gòu)和寬角掃描等需求，其靈活的波束指向特性可以避免傳統(tǒng)的衛(wèi)星拋物面天線轉(zhuǎn)動(dòng)給衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)帶來(lái)的干擾，這一系列優(yōu)勢(shì)使得相控陣天線成為衛(wèi)星天線技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。目前，世界主要國(guó)家都在大力發(fā)展相控陣天線技術(shù)，并已應(yīng)用于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座，如SpaceX的Starlink衛(wèi)星。

       浙江省微波毫米波射頻產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟旗下的浙江鋮昌科技股份有限公司針對(duì)星載衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)相控陣天線應(yīng)用開(kāi)發(fā)了射頻前端套片產(chǎn)品，包括K波段高線性功率放大器（芯片型號(hào)G1720）、Ka波段高性能低噪聲放大器（芯片型號(hào)G2809）、K/Ka波段多波束模擬波束賦形芯片（K波段芯片型號(hào)S4709/Ka波段芯片型號(hào)S4813）。其中，K波段高線性功率放大器飽和輸出功率大于23dBm，功率附加效率大于45%，三階交調(diào)IMD3達(dá)到22dBc的線性輸出功率大于19dBm，線性效率大于30%。Ka波段高性能低噪聲放大器帶內(nèi)增益大于30dB，噪聲系數(shù)小于1.8dB，功耗低于50mW。K/Ka波段多波束模擬賦形芯片采用四入四出架構(gòu)，包含十六個(gè)移相衰減通道，可以同時(shí)支持四個(gè)波束，芯片尺寸小于6.5mm 5.5mm，單通道功耗分別低于15mW（發(fā)射）和17mW（接收）。

       該套片為目前國(guó)內(nèi)性能指標(biāo)最高的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)低軌通信相控陣芯片產(chǎn)品，且國(guó)內(nèi)主流科研院所和企業(yè)均采用該套片研制了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)相控陣天線載荷，目前已累計(jì)出貨數(shù)萬(wàn)通道。本公司致力于從元器件層面助力我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)的快速、高效發(fā)展，為相關(guān)企事業(yè)單位提供先進(jìn)、完整的套片解決方案。

圖1 K/Ka波段多波束模擬波束賦形芯片

收發(fā)套片架構(gòu)

       K波段發(fā)射套片和Ka波段接收套片的架構(gòu)框圖分別如圖2和圖3所示。其中發(fā)射模擬波束賦形芯片每個(gè)通道集成了6位移相器（步進(jìn)5.625°）和4位衰減器（0.5dB/1dB/2dB/4dB），接收模擬波束賦形芯片每個(gè)通道集成了6位移相器（步進(jìn)5.625°）和6位衰減器（0.5dB/1dB/2dB/4dB/8dB/8dB）。

       套片電源品種見(jiàn)下表，除功放芯片采用+5V和-5V供電外，其余芯片均采用+3.3V單電源供電，并且在發(fā)射和接收波束賦形芯片內(nèi)部還分別集成了四路+3.3V功放芯片調(diào)制信號(hào)輸出和四路低噪放電源輸出，方便組件進(jìn)行供電設(shè)計(jì)。

波束賦形芯片控制協(xié)議

       模擬波束賦形芯片所使用控制協(xié)議采用一級(jí)緩存結(jié)構(gòu)，并根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合的需求，可將串行數(shù)據(jù)配置在

16×13（reg_shift1，Mode=0）

16×19（reg_shift2，Mode=1）

兩種模式下，芯片上電后默認(rèn)工作在Mode=0的狀態(tài)。

       1. 對(duì)于reg_shift1（Mode=0），每個(gè)通道輸入13位串行數(shù)據(jù)，其中包含6位移相控制位、6位衰減控制位、1位通道使能控制位。DOUT為串行數(shù)據(jù)輸出端口，將DATA端輸入的數(shù)據(jù)依次串行輸出；

       2. 對(duì)于reg_shift2（Mode=1），每個(gè)通道輸入19位串行數(shù)據(jù)，其中包含12位移相控制位、6位衰減控制位、1位通道使能控制位。DOUT為串行數(shù)據(jù)輸出端口，將DATA端輸入的數(shù)據(jù)依次串行輸出；

       數(shù)字邏輯電路原理圖如圖4所示。

圖4 數(shù)字邏輯電路原理圖

邏輯接口定義見(jiàn)下表。

?

串行接口時(shí)序如圖5所示。

圖5 串行接口時(shí)序圖

       DATA為串行數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)在CLK下降沿時(shí)輸入移位，DOUT為移位寄存器串行輸出端。SEL為片選信號(hào)，默認(rèn)為低電平，串行輸入數(shù)據(jù)有效，高電平時(shí)不接收輸入信號(hào)。

       DARY信號(hào)為二級(jí)數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)，上升沿進(jìn)行鎖存。

高線性功率放大器G1720性能指標(biāo)匯總見(jiàn)下表:

高線性功率放大器G1720典型測(cè)試曲線

?

低噪聲放大器G2809的典型測(cè)試曲線

?

多波束模擬波束賦形芯片

S4709、S4813的典型測(cè)試曲線

?