Ku波段高性能T/R套片應用

簡介

      Ku波段(12~18GHz)主要應用于衛星通信領域,尤其是用于直播衛星電視廣播的下行鏈路,以及用于國際空間站(ISS)通信的跟蹤數據中繼衛星和星鏈(SpaceX Starlink)衛星等特定應用,此外Ku波段雷達還常用于機場表面探測設備(ASDE)。相比于頻率更低的頻段,Ku波段波長更短,因此天線物理尺寸更小,分辨率也更高。近些年由于有源相控陣技術的發展,Ku波段的相控陣T/R套片需求也日益增長。
       浙江鋮昌科技股份有限公司針對應用于Ku波段的T/R套片產品進行了深入的研究,開發了GaAs/GaN功放芯片、GaAs收發前端芯片、GaAs低噪放/限幅低噪放芯片、GaAs限幅器芯片、GaAs/硅基波束賦形芯片等,套片產品擁有靈活的設計架構,覆蓋多種功率量級,具有優異的性能指標。

高集成度/高性能

       本公司的Ku波段T/R套片產品系列如圖1所示,其中波束賦形芯片既能滿足傳統的單通道架構,又可以支撐集成度更高的四通道架構設計,根據不同的輸出功率等級可以選用GaAs或GaN功放芯片(最高可以滿足單芯片50W輸出功率需求),GaAs低噪放芯片和限幅器芯片既有分立產品,也有集成化的GaAs限幅低噪放芯片產品供選擇,另外還有集成了功放、低噪放、限幅器、收發開關的收發前端芯片供選擇,以滿足更加緊湊的組件設計需求。


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圖1 Ku波段套片產品系列

       功放芯片作為T/R套片中功耗最大的器件,其效率直接決定了整個T/R組件的效率。圖2為本公司Ku波段典型功放芯片產品的效率指標,和國內外同類產品相比均處于領先水平。

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圖2 Ku波段典型功放芯片產品效率水平

       近些年隨著工藝和設計水平的進步,低噪放芯片產品的噪聲水平也得到顯著提升,如圖3所示。代表產品如本公司低噪放芯片G2708,可在14~18GHz的頻率范圍內提供大于27dB的增益,并達到1dB的噪聲系數。

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圖3 Ku波段低噪放芯片噪聲指標進步趨勢



覆蓋寬帶應用

       雷達應用中典型的Ku波段頻譜范圍為14~18GHz,此外還有一些寬帶應用也會覆蓋Ku波段,如2~18GHz、6~18GHz、10~18GHz等。本公司功放芯片產品對于該類應用的頻段覆蓋如圖4所示。其中,超寬帶GaAs功放芯片G1302工作頻率為2~20GHz,輸出功率大于1W,帶內平均效率大于30%,為同類產品的業內最高水平之一。


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圖4 寬帶應用頻段覆蓋

       除功放芯片外,本公司還可以提供頻率覆蓋2~18GHz的限幅器芯片、數控移相器芯片、數控衰減器芯片,以及頻率覆蓋6~18GHz的限幅低噪放芯片、波束賦形芯片等。


套片產品選型

 1、波束賦形芯片選型表

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    *1:內部集成串轉并波控等功能。
    *2:可以提供鏡像版本。

   2、低噪放/限幅低噪放芯片選型表

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   3、限幅器芯片選型表

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   4、GaN功率放大器芯片選型表

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   5、GaAs功率放大器芯片選型表

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   6、收發前端芯片選型表

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    *1:可以提供鏡像版本。

典型產品應用

       以14~18GHz 1W四通道T/R組件套片為例,采用本公司S4603硅基四通道波束賦形芯片和G4613收發前端芯片組成的四通道五芯片方案,發射效率可以達到36%以上,組件效率可以達到25%以上(以發射占空比10%計算),接收鏈路噪聲小于3.0dB。

套片典型測試曲線如下;

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收發前端發射輸出功率                                                                           收發前端發射效率

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收發前端接收增益                                                                               收發前端接收噪聲系數

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S4603接收四通道增益特性                                                                          S4603發射四通道增益特性

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S4603衰減精度                                                                                      S4603接收移相精度

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S4603發射移相精度                                                                      S4603發射功率壓縮曲線@14GHz


典型產品應用

       以14~18GHz 1W四通道T/R組件套片為例,采用本公司S4603硅基四通道波束賦形芯片和G4613收發前端芯片組成的四通道五芯片方案,發射效率可以達到36%以上,組件效率可以達到25%以上(以發射占空比10%計算),接收鏈路噪聲小于3.0dB。

套片典型測試曲線如下;

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收發前端發射輸出功率                                                                           收發前端發射效率

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收發前端接收增益                                                                               收發前端接收噪聲系數

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S4603接收四通道增益特性                                                                          S4603發射四通道增益特性

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S4603衰減精度                                                                                      S4603接收移相精度

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S4603發射移相精度                                                                      S4603發射功率壓縮曲線@14GHz


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