Ku波段高性能T/R套片应用

简介

      Ku波段（12~18GHz）主要应用于卫星通信领域，尤其是用于直播卫星电视广播的下行链路，以及用于国际空间站（ISS）通信的跟踪数据中继卫星和星链（SpaceX Starlink）卫星等特定应用，此外Ku波段雷达还常用于机场表面探测设备（ASDE）。相比于频率更低的频段，Ku波段波长更短，因此天线物理尺寸更小，分辨率也更高。近些年由于有源相控阵技术的发展，Ku波段的相控阵T/R套片需求也日益增长。
       浙江铖昌科技股份有限公司针对应用于Ku波段的T/R套片产品进行了深入的研究，开发了GaAs/GaN功放芯片、GaAs收发前端芯片、GaAs低噪放/限幅低噪放芯片、GaAs限幅器芯片、GaAs/硅基波束赋形芯片等，套片产品拥有灵活的设计架构，覆盖多种功率量级，具有优异的性能指标。

高集成度/高性能

       本公司的Ku波段T/R套片产品系列如图1所示，其中波束赋形芯片既能满足传统的单通道架构，又可以支撑集成度更高的四通道架构设计，根据不同的输出功率等级可以选用GaAs或GaN功放芯片（最高可以满足单芯片50W输出功率需求），GaAs低噪放芯片和限幅器芯片既有分立产品，也有集成化的GaAs限幅低噪放芯片产品供选择，另外还有集成了功放、低噪放、限幅器、收发开关的收发前端芯片供选择，以满足更加紧凑的组件设计需求。


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图1 Ku波段套片产品系列

       功放芯片作为T/R套片中功耗最大的器件，其效率直接决定了整个T/R组件的效率。图2为本公司Ku波段典型功放芯片产品的效率指标，和国内外同类产品相比均处于领先水平。

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图2 Ku波段典型功放芯片产品效率水平

       近些年随着工艺和设计水平的进步，低噪放芯片产品的噪声水平也得到显著提升，如图3所示。代表产品如本公司低噪放芯片G2708，可在14~18GHz的频率范围内提供大于27dB的增益，并达到1dB的噪声系数。

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图3 Ku波段低噪放芯片噪声指标进步趋势



覆盖宽带应用

       雷达应用中典型的Ku波段频谱范围为14~18GHz，此外还有一些宽带应用也会覆盖Ku波段，如2~18GHz、6~18GHz、10~18GHz等。本公司功放芯片产品对于该类应用的频段覆盖如图4所示。其中，超宽带GaAs功放芯片G1302工作频率为2~20GHz，输出功率大于1W，带内平均效率大于30%，为同类产品的业内最高水平之一。


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图4 宽带应用频段覆盖

       除功放芯片外，本公司还可以提供频率覆盖2~18GHz的限幅器芯片、数控移相器芯片、数控衰减器芯片，以及频率覆盖6~18GHz的限幅低噪放芯片、波束赋形芯片等。


套片产品选型

 1、波束赋形芯片选型表

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    *1：内部集成串转并波控等功能。
    *2：可以提供镜像版本。

   2、低噪放/限幅低噪放芯片选型表

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   3、限幅器芯片选型表

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   4、GaN功率放大器芯片选型表

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   5、GaAs功率放大器芯片选型表

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   6、收发前端芯片选型表

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    *1：可以提供镜像版本。

典型产品应用

       以14~18GHz 1W四通道T/R组件套片为例，采用本公司S4603硅基四通道波束赋形芯片和G4613收发前端芯片组成的四通道五芯片方案，发射效率可以达到36%以上，组件效率可以达到25%以上（以发射占空比10%计算），接收链路噪声小于3.0dB。

套片典型测试曲线如下；

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收发前端发射输出功率                                                                           收发前端发射效率

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收发前端接收增益                                                                               收发前端接收噪声系数

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

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S4603衰减精度                                                                                      S4603接收移相精度

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S4603发射移相精度                                                                      S4603发射功率压缩曲线@14GHz


典型产品应用

       以14~18GHz 1W四通道T/R组件套片为例，采用本公司S4603硅基四通道波束赋形芯片和G4613收发前端芯片组成的四通道五芯片方案，发射效率可以达到36%以上，组件效率可以达到25%以上（以发射占空比10%计算），接收链路噪声小于3.0dB。

套片典型测试曲线如下；

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收发前端发射输出功率                                                                           收发前端发射效率

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收发前端接收增益                                                                               收发前端接收噪声系数

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

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S4603衰减精度                                                                                      S4603接收移相精度

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S4603发射移相精度                                                                      S4603发射功率压缩曲线@14GHz


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