Блог компании Корво AWMF-0240 CMOS Ku-Band Quad Rx SATCOM Beamformer

Компания Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. поставляет и занимается переработкой микросхем Qorvo AWMF-0240 — четырехканального формирователя луча для спутниковой связи в Ku-диапазоне на основе КМОП-технологии.

I. AWMF-0240 Обзор продукта

AWMF-0240 — это новое поколение интегральных схем формирователя луча для приема (Rx) в Ku-диапазоне на основе КМОП-технологии от Qorvo, специально разработанное для активных фазированных антенных решеток пользовательских терминалов спутниковой связи. Это высокопроизводительный, маломощный, высокоинтегрированный основной ВЧ-чип, предназначенный для коммерческих и военных приложений спутниковой связи. Чип работает в стандартном диапазоне частот приема спутниковой связи Ku-диапазона от 10,7 ГГц до 12,75 ГГц и поддерживает конфигурацию антенного блока с четырьмя каналами и двойной поляризацией. Он совместим с системами спутниковой связи на низкой околоземной орбите (LEO), средней околоземной орбите (MEO) и геостационарной орбите (GEO), полностью отвечая требованиям к легкому и компактному дизайну современных плоских активных спутниковых антенн.

По сравнению с традиционными решениями для формирования луча на основе полупроводниковых соединений, AWMF-0240 использует зрелый кремниевый КМОП-процесс для достижения тройных преимуществ: высокой функциональной интеграции, значительно сниженного энергопотребления и контролируемых затрат, сохраняя при этом точность управления лучом и чувствительность приема сигнала, сравнимые с высокопроизводительными ВЧ-компонентами. Чип уже запущен в массовое производство, образцы доступны по запросу. Полномасштабное массовое производство запланировано на первый квартал 2026 года, что делает его предпочтительным основным компонентом для наземных терминалов спутниковой связи нового поколения в Ku-диапазоне.

II. AWMF-0240 Основная архитектура и аппаратный дизайн

2.1 Четырехканальная интегрированная архитектура с двойной поляризацией

AWMF-0240 использует стандартную в отрасли архитектуру 4×2 канала, включающую четыре независимых канала формирования луча приема. Каждый канал поддерживает прием сигналов с двойной поляризацией и совместим с тремя режимами поляризации: правосторонняя круговая поляризация (RHCP), левосторонняя круговая поляризация (LHCP) и линейная поляризация, предлагая гибкое переключение между всеми режимами поляризации. Архитектура независимого управления четырьмя каналами обеспечивает независимую калибровку фазы и усиления для ВЧ-сигналов каждого антенного элемента, значительно повышая гибкость сканирования луча и отказоустойчивость приема сигнала фазированной антенной решетки. Это эффективно решает сложные сценарии связи, включающие несколько спутников и перекрывающиеся сигналы.

2.2 Дизайн источника питания и корпуса

Чип использует схему низковольтного питания +1,2 В, что значительно снижает общее потребление постоянного тока устройства, удовлетворяя требованиям к низкому энергопотреблению портативных, легких спутниковых терминалов. На уровне корпуса используется решение для корпусирования методом перевернутого кристалла FC-CSP с эффективным использованием выводов без избыточных контактов. Компактный по размеру и обладающий отличным теплоотводом, он может быть непосредственно интегрирован в платы плоских фазированных антенных решеток без необходимости в дополнительных схемах ВЧ-интерфейса, что значительно упрощает аппаратную архитектуру терминала и способствует миниатюризации и уплощению конструкции устройства. Кроме того, все выводы на чипе оснащены защитой от электростатического разряда (ESD), обеспечивая высокую устойчивость к помехам и электростатическому разряду, позволяя ему выдерживать суровые условия эксплуатации в аэрокосмической и наружной среде.

III. AWMF-0240 Основные параметры производительности и возможности управления

3.1 Параметры высокоточного управления лучом

AWMF-0240 обладает ведущими в отрасли возможностями высокоточного управления лучом, оснащенный двойным высокоточным механизмом управления, включающим 6-битное управление фазой и 7-битное управление усилением. 6-битная регулировка фазы позволяет калибровать смещение луча под чрезвычайно малыми углами, обеспечивая точность наведения луча фазированной антенной решетки и эффективно снижая потери при приеме сигнала; 7-битная регулировка усиления поддерживает точную настройку усиления сигнала в широком диапазоне, динамически адаптируя параметры усиления в зависимости от силы спутникового сигнала и расстояния передачи, чтобы предотвратить перегрузку сигнала или недостаточный коэффициент сигнал/шум, тем самым всесторонне оптимизируя качество принимаемого сигнала.

3.2 Технология температурной компенсации

Для решения проблемы дрейфа ВЧ-характеристик, вызванного значительными колебаниями температуры в наружной и аэрокосмической среде, чип оснащен выделенным модулем температурного зондирования и компенсации усиления, поддерживающим отчет о температуре в реальном времени и динамическую регулировку усиления с температурной компенсацией. Он может автоматически калибровать отклонения усиления канала в средах со значительными перепадами температур, решая такие проблемы, как сдвиг луча и снижение согласованности каналов, вызванные температурным дрейфом в традиционных ВЧ-чипах. Это обеспечивает высокостабильную четырехканальную производительность приема во всем диапазоне температур, значительно повышая адаптивность к окружающей среде и эксплуатационную стабильность спутниковых терминалов.

3.3 Основные базовые параметры

Основные рабочие параметры чипа тесно согласованы со стандартами коммерческой и военной спутниковой связи: рабочий диапазон частот от 10,7 ГГц до 12,75 ГГц (полностью охватывающий диапазон частот нисходящей линии связи спутников Ku-диапазона), режим приема с двойной поляризацией, отсутствие экспортных ограничений ITAR, соответствие экологическим стандартам RoHS (без свинца и галогенов) и выполнение требований соответствия для различных гражданских, государственных и корпоративных терминалов, что обеспечивает крупномасштабное развертывание.

IV. Основные технические преимущества AWMF-0240

4.1 Преимущества интеграции кремниевого КМОП-процесса

В отличие от традиционных чипов формирования луча на основе полупроводниковых соединений, таких как GaAs и GaN, AWMF-0240 производится с использованием зрелого коммерческого КМОП-процесса, обеспечивая одночиповую интеграцию всех основных функций, включая управление фазой, регулировку усиления, обнаружение температуры и защиту от электростатического разряда, без необходимости внешних калибровочных или управляющих чипов. Минималистичная архитектура чипа значительно сокращает количество периферийных компонентов, снижая аппаратные затраты конечного пользователя и упрощая компоновку печатной платы, одновременно повышая общую надежность системы и удовлетворяя требованиям крупномасштабного массового производства.

4.2 Сбалансированные характеристики низкого энергопотребления и высокой производительности

Без ущерба для основных ВЧ-характеристик, таких как чувствительность к шуму и эквивалентная изотропная излучаемая мощность (EIRP), чип значительно снижает потребление постоянного тока, что приводит к заметно улучшенному коэффициенту энергоэффективности по сравнению с традиционными устройствами формирования луча в Ku-диапазоне. Он не только удовлетворяет требованиям к длительной, стабильной работе стационарных корпоративных спутниковых терминалов, но и отвечает требованиям к низкому энергопотреблению мобильных спутниковых терминалов, таких как устанавливаемые на транспортных средствах, самолетах и судах, тем самым идеально балансируя производительность и энергопотребление — ключевую отраслевую задачу.

4.3 Адаптивность и масштабируемость для различных сценариев

AWMF-0240 поддерживает работу с несколькими спутниковыми орбитами и способен принимать сигналы нисходящей линии связи от широкополосных спутников LEO (низкая околоземная орбита), ретрансляционных спутников MEO (средняя околоземная орбита) и синхронных спутников GEO (геостационарная орбита). Кроме того, чип может быть сопряжен с передающим чипом AWMF-0241 из той же серии для формирования полного интегрированного приемопередатчика и решения для формирования луча в Ku-диапазоне. Поддерживая архитектуру связи FDD, он позволяет гибко расширять фазированные антенные решетки различных масштабов, удовлетворяя полный спектр требований от портативных терминалов до крупномасштабного спутникового оборудования уровня базовой станции.

V. Основные сценарии применения AWMF-0240

Благодаря своим основным преимуществам в миниатюризации, низком энергопотреблении, высокой стабильности и простоте интеграции, AWMF-0240 широко используется в различных типах приемников спутниковой связи Ku-диапазона, с ключевыми приложениями, охватывающими три основные области:

- Коммерческие спутниковые терминалы: плоские спутниковые антенны, гражданские широкополосные спутниковые приемники, а также мобильное спутниковое оборудование для транспортных средств, судов и самолетов, удовлетворяющее потребности в высокоскоростном спутниковом подключении как в личных, так и в коммерческих сценариях;

- Государственные, корпоративные и охранные коммуникации: спутниковые терминалы для экстренной связи, оборудование для спутниковой связи в удаленных районах без базовых станций и частные спутниковые системы связи, обеспечивающие стабильную связь в сложных ландшафтах и районах без наземных сетей;

- Оборонные и аэрокосмические приложения: легкое военное оборудование для приема спутниковых сигналов, модули спутниковой связи для бортового оборудования самолетов и тактические мобильные спутниковые терминалы, отвечающие строгим военным стандартам связи благодаря высокой стабильности и высокой устойчивости к помехам.

VI. AWMF-0240 Краткое описание продукта

Являясь четырехканальным приемным формирователем луча нового поколения в Ku-диапазоне, изготовленным по КМОП-технологии, Qorvo AWMF-0240 точно соответствует тенденциям развития современных терминалов спутниковой связи в сторону миниатюризации, низкого энергопотребления, высокой интеграции и высокой стабильности. Благодаря основным функциям, таким как высокоточное 6-битное управление фазой и 7-битное управление усилением, температурная компенсация, полная совместимость с поляризацией и адаптация к спутникам на различных орбитах, в сочетании с ценовыми преимуществами зрелой КМОП-технологии и комплексной экосистемой разработки, он эффективно решает отраслевые проблемы, связанные с традиционными решениями для формирования луча спутниковой связи, а именно: высокое энергопотребление, большой размер, высокая стоимость и недостаточная стабильность. Являясь эталонным компонентом для приемных терминалов спутниковой связи в Ku-диапазоне, AWMF-0240 будет широко использоваться в коммерческих широкополосных спутниковых системах, мобильной спутниковой связи, а также в военно-аэрокосмическом секторе, способствуя широкому внедрению и технологическому прогрессу активных фазированных антенных решеток спутниковой связи.