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(shù)的快速發(fā)展，使得“從地面到太空”的全域通信成為產(chǎn)業(yè)競爭的焦點(diǎn)。在偏遠(yuǎn)地區(qū)、機(jī)載/船載、移動(dòng)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(shí)，eVTOL的興起也進(jìn)一步拉動(dòng)了低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。據(jù)賽迪研究院預(yù)測，2025年中國低空經(jīng)濟(jì)市場規(guī)模將達(dá)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(yīng)用生態(tài)，離不開高可靠、可實(shí)時(shí)響應(yīng)的通信連接，尤其是衛(wèi)星通信能力的全面提升。
在這場產(chǎn)業(yè)變革中，Qorvo作為全球領(lǐng)先的連接和電源解決方案供應(yīng)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(chǎn)品上的技術(shù)布局，已構(gòu)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(chǎn)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(rèn)為是最適合制造BFIC的技術(shù)，因?yàn)樵摷夹g(shù)不僅方便于制造高集成度的單芯片以完成復(fù)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(yù)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(tái)設(shè)計(jì)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(gè)雙極化通道，能支持獨(dú)立相位與增益控制，實(shí)時(shí)調(diào)整波束方向以追蹤衛(wèi)星信號(hào)。高集成度設(shè)計(jì)不僅減少了終端芯片數(shù)量，也顯著降低了設(shè)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(zhuǎn)向AESA或相控陣天線等電子掃描天線，提升了連接體驗(yàn)。其獨(dú)特的優(yōu)勢也讓開發(fā)者可以將各種技術(shù)集成到更緊湊、更輕巧的設(shè)計(jì)中，為消費(fèi)者帶來更多可能。
隨著業(yè)內(nèi)產(chǎn)品的持續(xù)成熟與應(yīng)用擴(kuò)大，行業(yè)整體的技術(shù)演進(jìn)也在不斷加速。不過，盡管關(guān)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(shí)現(xiàn)地面站之間的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)；二是確保eVTOL在低空飛行時(shí)保持穩(wěn)定連接，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回傳與遠(yuǎn)程干預(yù)。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Α?/p>
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(hào)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(shí)，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(shù)在3GPP第17版中的引入，使得5G系統(tǒng)能夠服務(wù)于NTN。NTN旨在擴(kuò)大全球網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，特別是在農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)，并促進(jìn)移動(dòng)設(shè)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(chǎn)業(yè)能夠充分利用5G生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)模效應(yīng)。
要實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，地面站的平板天線就成為了關(guān)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(shè)計(jì)師常用機(jī)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?yàn)楸藭r(shí)大多數(shù)應(yīng)用場景都是固定的，這種工作方式也可以應(yīng)付。然而，隨著諸如飛機(jī)、輪船等設(shè)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(hào)。這時(shí)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(gè)相干饋電的固定振子組成。為形成電子波束，每個(gè)振子都會(huì)以適當(dāng)?shù)南辔火侂姡瑥亩谶h(yuǎn)場中按所需方向形成相干波束。它利用每個(gè)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(dòng)部件的電子波束轉(zhuǎn)向由每個(gè)輻射振子上的IC（也就是BFIC）管理。
換而言之，天線陣列中各個(gè)天線單元的幅度與相位控制都是靠BFIC實(shí)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(zhǔn)與波束精度、成本與制造／量產(chǎn)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(shù)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(dòng)低空通信的大規(guī)模落地。不過，從產(chǎn)業(yè)環(huán)境來看，政策端的積極推動(dòng)為技術(shù)突破提供了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。作為這輪科技創(chuàng)新的重要組成，中國對低空經(jīng)濟(jì)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(jì)工作會(huì)議上被著重強(qiáng)調(diào)以來，中國在低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展上鉚足了勁。從2024年起，低空經(jīng)更是濟(jì)連續(xù)兩年被寫入政府工作報(bào)告。其以“強(qiáng)鏈條、廣融合、深輻射”的產(chǎn)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(gè)領(lǐng)域產(chǎn)品布局的Qorvo，正在給地面及空間應(yīng)用的連接能力提供強(qiáng)勁賦能。
