近年來,從低空飛行器到軌道衛(wèi)星,人類對空域的利用正不斷向更高維度延伸。尤其是低地球軌道(LEO)衛(wèi)星技術的快速發(fā)展,使得“從地面到太空”的全域通信成為產業(yè)競爭的焦點。在偏遠地區(qū)、機載/船載、移動終端等場景中,對高速、穩(wěn)定衛(wèi)星通信的需求急劇增長;同時,eVTOL的興起也進一步拉動了低空經(jīng)濟的發(fā)展。據(jù)賽迪研究院預測,2025年中國低空經(jīng)濟市場規(guī)模將達1.5萬億元,2035年可望突破3.5萬億元。而要支撐如此龐大的空域應用生態(tài),離不開高可靠、可實時響應的通信連接,尤其是衛(wèi)星通信能力的全面提升。
在這場產業(yè)變革中,Qorvo作為全球領先的連接和電源解決方案供應商,憑借過去三十年來在射頻前端器件方面的深厚積累,以及在GaAs、GaN、SAW、BAW、CMOS 和SiGe等工藝和產品上的技術布局,已構建起為衛(wèi)星通信提供全鏈路可靠支持的能力。
Qorvo不僅憑借廣泛且高可靠性的RF產品,為衛(wèi)星通信的上行與下行鏈路系統(tǒng)提供高性能組件,還針對市場需求推出了基于商用CMOS工藝、支持Ku與Ka頻段的硅基波束成形IC(BFIC)。此外,硅基被認為是最適合制造BFIC的技術,因為該技術不僅方便于制造高集成度的單芯片以完成復雜的功能,還擁有等于砷化鎵和氮化鎵的成本。并且,其BFIC在顯著提升鏈路預算、更高EIRP與EIS、更優(yōu)的SNR與數(shù)據(jù)速率、低部署成本與功耗以及統(tǒng)一平臺設計等方面,也具有顯著優(yōu)勢。
Qorvo的BFIC芯片可適配LEO、MEO、GEO等多軌道衛(wèi)星系統(tǒng)。其每顆IC更是集成4個雙極化通道,能支持獨立相位與增益控制,實時調整波束方向以追蹤衛(wèi)星信號。高集成度設計不僅減少了終端芯片數(shù)量,也顯著降低了設備的尺寸、重量和功耗。
在這些芯片的支持下,作為用戶與衛(wèi)星間直接連接的CPE終端天線能夠從傳統(tǒng)拋物面(碟形)天線轉向AESA或相控陣天線等電子掃描天線,提升了連接體驗。其獨特的優(yōu)勢也讓開發(fā)者可以將各種技術集成到更緊湊、更輕巧的設計中,為消費者帶來更多可能。
隨著業(yè)內產品的持續(xù)成熟與應用擴大,行業(yè)整體的技術演進也在不斷加速。不過,盡管關鍵器件性能不斷提升,但低空通信的整體發(fā)展仍面臨多重挑戰(zhàn)。其主要包括兩方面:一是低軌衛(wèi)星通信,即通過軌道衛(wèi)星作為中繼,實現(xiàn)地面站之間的信號轉發(fā);二是確保eVTOL在低空飛行時保持穩(wěn)定連接,支持實時數(shù)據(jù)回傳與遠程干預。無論哪種方式,都要求通信系統(tǒng)具備高可靠性、低成本和規(guī)?;渴鹉芰?。
以衛(wèi)星通信為例,隨著衛(wèi)星部署數(shù)量的增加,市場對信號鏈中所用的組件也提出了更高要求,需要它們具備更高的效率、更緊湊的體積,以及更可靠的性能,涵蓋從RF功率放大器到低噪聲放大器再到波束成形IC(beamforming IC,簡稱:BFIC)。與此同時,蜂窩通信正在成為衛(wèi)星生態(tài)系統(tǒng)的一部分。而隨著5G無線技術在3GPP第17版中的引入,使得5G系統(tǒng)能夠服務于NTN。NTN旨在擴大全球網(wǎng)絡覆蓋范圍,特別是在農村及偏遠地區(qū),并促進移動設備、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和商業(yè)自主駕駛車輛與衛(wèi)星之間的直接連接。這種整合使衛(wèi)星產業(yè)能夠充分利用5G生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)模效應。
要實現(xiàn)以上目標,地面站的平板天線就成為了關鍵。而作為核心組件的BFIC,更是重中之重。

以衛(wèi)星通信為例,在過去,設計師常用機械掃描天線或者固定天線(就是“鍋”)來完成衛(wèi)星通信的地面接收。因為彼時大多數(shù)應用場景都是固定的,這種工作方式也可以應付。然而,隨著諸如飛機、輪船等設備開始用上衛(wèi)星通信后,傳統(tǒng)的天線就很難捕捉到衛(wèi)星的信號。這時候,有源相控陣天線就能發(fā)揮巨大作用——快速的在衛(wèi)星之間或者在低軌和高軌衛(wèi)星之中做不同的選擇,以保證它的穩(wěn)定性。
從原理上看,這種天線由多個相干饋電的固定振子組成。為形成電子波束,每個振子都會以適當?shù)南辔火侂?,從而在遠場中按所需方向形成相干波束。它利用每個振子的可變相位控制,將波束掃描至空間中的特定角度,如下圖所示。這種無移動部件的電子波束轉向由每個輻射振子上的IC(也就是BFIC)管理。

換而言之,天線陣列中各個天線單元的幅度與相位控制都是靠BFIC實現(xiàn),從而形成、指向或切換射頻波束。
對于這樣一類芯片,不但需要考慮熱管理與功耗控制,還需要考慮集成密度/體積/重量限制。此外,電路板/互連與布局挑戰(zhàn)、相位/幅度校準與波束精度、成本與制造/量產挑戰(zhàn)以及鏈路/系統(tǒng)級集成挑戰(zhàn)也是BFIC需要面臨的挑戰(zhàn)。
這些技術瓶頸意味著行業(yè)仍需要持續(xù)投入研發(fā)與系統(tǒng)化協(xié)同,才能真正推動低空通信的大規(guī)模落地。不過,從產業(yè)環(huán)境來看,政策端的積極推動為技術突破提供了更加堅實的基礎。作為這輪科技創(chuàng)新的重要組成,中國對低空經(jīng)濟的支持力度巨大。
自2021年初被納入中國《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》,并在2023年的中央經(jīng)濟工作會議上被著重強調以來,中國在低空經(jīng)濟的發(fā)展上鉚足了勁。從2024年起,低空經(jīng)更是濟連續(xù)兩年被寫入政府工作報告。其以“強鏈條、廣融合、深輻射”的產業(yè)特性,逐漸成為全國各地競逐的新賽道。
在這種上下齊心的力量支持下,一場從地面到太空的科技革命正在隆重上演。擁有多個領域產品布局的Qorvo,正在給地面及空間應用的連接能力提供強勁賦能。

