十年开启万亿级市场，以核心射频技术共赴卫星通信的星辰大海
2024-10-29 10:11 Qorvo半导体
随着中国低轨卫星互联网星座项目“千帆星座”成功首发，全球将见证一个由数万颗卫星组成的庞大网络的建设，这将为全球用户提供可靠的高速互联网连接服务。中国将作为全球通信网络的关键参与者之一，与其他国家共同推动全球航天技术的进步和发展，全球航天产业的竞争格局将进一步优化，推动整个行业实现更高水平的创新与发展。
接下这“泼天”的通信热度，
须从这几大核心技术入手
全球卫星通信主要涵盖L、S、C、X、Ku、Ka、Q/V等波段，许多公司并没有专注于较低的频率范围，而是专注于更高频率的Ka波段，以及V波段（40-75 GHz），为互联网接入和5G等应用提供了更多的分配频谱。由于视频带宽要求的增加以及支持多载波系统对高线性功率的需求，在Ka等更高波段工作给射频信号链电路设计带来了新的挑战。
随着卫星通信技术的持续演进与广泛应用，其所带动的半导体市场需求呈现出显著的增长态势，尤其在射频前端（RF Front-end）组件的研发与生产方面，成为市场增量的主要承载领域，包括上行链路的功率挑战与功放技术革新、下行链路的灵敏度需求与射频前端优化，以及天线设计的复杂化与共用难题。
在卫星通信系统中，端侧设备（如地面终端、移动设备）向卫星发送信号的上行链路，其发射功率需求远超传统的蜂窝通信系统。这是因为卫星通信链路距离长，路径损耗显著增加，且受大气衰减、雨衰等因素影响，需要更高的发射功率以确保信号抵达卫星时仍具有足够的强度，保证通信质量。这一要求对功率放大器（PA）的设计与制造提出了全新的挑战，这意味着半导体厂商需要采用先进的工艺技术，如氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）等宽带隙材料，以实现高功率密度和良好的热管理。另一方面，功放模块还需具备动态功率控制能力，能够在不同环境条件和通信需求下灵活调整输出功率，同时兼顾节能与性能需求。
卫星通信的下行链路，即卫星向地面终端传输信号的过程，由于同样受到长距离传输导致的链路损耗以及多径效应、多普勒频移等问题的影响，对接收端的灵敏度和信噪比（SNR）要求极高。为此，射频前端的其他关键组件，如低噪声放大器（LNA）和射频开关，必须进行针对性设计与改进。低噪声放大器需要在极低的噪声系数下提供足够的增益，以最大限度地提升接收到的微弱卫星信号强度，同时保持良好的选择性，抑制邻道干扰。这要求采用低温漂、高稳定性的半导体材料和先进封装技术，以及精细的电路设计，确保在宽工作带宽内维持优异的噪声性能。射频开关则需要具备快速切换、低插入损耗和高隔离度特性，以在多频段、多模式通信场景中准确切换接收通道，防止信号串扰。
发射功率和信噪比的严苛要求不仅推动了射频前端组件的技术创新，也对卫星通信系统的天线设计提出了新的挑战。特别是当需要在同一设备上集成不同波段（如C、Ku、Ka等）的卫星通信天线，甚至与其他无线通信系统（如Wi-Fi、蜂窝网络）共享同一物理天线时，设计难度显著增加。
以关键射频技术赋能卫星通信，
Qorvo的产品阵列再扩增
作为全球航空航天产业中射频核心技术与解决方案的领军企业，Qorvo深度涉足卫星通信领域，构筑起跨越L波段至Ka波段的全方位射频产品矩阵，产品阵容囊括了功率放大器、低噪声放大器、独立式射频开关、精密滤波器、数字式步进衰减器、混频器、倍频器、移相器等一系列关键组件，凭借卓越的可靠性树立行业标杆，为卫星通信技术创新提供了坚实支撑。
事实上，Qorvo一直在卫星通信和太空探索中发挥着重要作用：为好奇号火星探测器着陆系统（2011 年发射）提供雷达组件；2015年新视野号深空探测器在距离冥王星 8,000 英里的地方发回了令人叹为观止的景色，其中就有Qorvo 的三倍频器、压控振荡器和功率放大器；卡西尼-惠更斯号太空探测器（1997 年发射）能够绘制土星及其光环和卫星的地图。
借助Qrovo提供的硅基卫星通信IC，可以实现高性能、小尺寸、低成本的相控阵天线用户终端。Qorvo的IC用于支持FDD（频分双工）操作，但也可以支持TDD（时分双工）操作，覆盖全球卫星通信Ku和Ka频段。该系列中的每个IC都支持4个双极化辐射元件，具有充分的极化灵活性。每个通道都有自己的相位和增益控制，以提供尽可能大的灵活性。这些IC采用专为批量射频生产而设计的商用CMOS硅基工艺，确保性能和成本实现理想平衡，让卫星通信的平板有源电子扫描天线的商业化成为现实。
空天一体通信时代开启，
商业卫星市场即将走向星辰大海
年初的全国两会期间，以“商业航天”为代表的新兴科技产业备受关注，并首次写入《政府工作报告》；上海也于去年提出打造低轨宽频多媒体卫星“G60 星链”，拟布局1.2万颗卫星组成的组网……这些都为以卫星通信为主的商业航天市场按下了“加速键”。
卫星非常适合在5G网络中提供额外的回程支持，增强关键环节的冗余度，并为偏远和农村地区提供更广泛的网络覆盖。3GPP标准机构将非地面网络（包括高空平台系统、无人机、NGSO和GEO卫星）视为5G技术发展的重要方向。我们将在未来看到一个统一的网络基础设施，整合地面5G网络和多轨道卫星群，大幅提升通信网络的接入规模和范围。
这些趋势需要利用毫米波平板AESA（有源电子扫描阵列）来同时支持地面和卫星系统。今年，在航天、卫星通信及5G应用的智能有源阵列天线技术领域深耕二十多年并有深厚布局的Anokiwave加入了Qorvo，其高性能硅基集成电路将进一步增强Qorvo在卫星通信领域的产品与技术实力，Anokiwave创新的有源天线IC产品组合，结合Qorvo在产品互补性、全球影响力和市场占有率方面的优势，为实现高度集成和高性能的有源天线提供了新的选择，有望将有源相控阵天线技术普及开来。
随着物联网和边缘智能爆发增长，全球连接的需求从未如此迫切，如果没有对广泛海洋和偏远地区卫星星座的协助，移动网络本身无法实现全球覆盖。最近几年来，卫星发射数量屡创新高，基于卫星的应用日益增多，商业卫星运营前景一片光明。这些投资也同步推动了数量空前的用户终端，空天一体大趋势下商业卫星和终端通信市场即将迎来持久的爆发增势。
