Blog về công ty Qorvo AWMF-0109 High Integrated Silicon Quad Core Beamformer cho truyền thông vệ tinh

Công ty TNHH Điện tử Thâm Quyến Minh Gia Đạt cung cấp và tái chế chip định hướng chùm tia silicon tích hợp cao Qorvo AWMF-0109 cho truyền thông vệ tinh.

I. AWMF-0109 Tổng quan sản phẩm

AWMF-0109 là chip định hướng chùm tia truyền thông vệ tinh băng tần Ka thế hệ đầu tiên do Qorvo phát triển sau khi mua lại Anokiwave. Đây là IC định hướng chùm tia phát (Tx) 4x2 lõi tứ tích hợp cao dựa trên silicon, hoạt động trong dải tần uplink băng tần Ka từ 27,5–30,0 GHz và được thiết kế đặc biệt cho các thiết bị đầu cuối vệ tinh mảng pha phẳng LEO/MEO/GEO. Là một giải pháp định hướng chùm tia dựa trên silicon đã trưởng thành về mặt thương mại, nó tích hợp bốn kênh RF phân cực kép, dịch pha kỹ thuật số, điều khiển độ lợi và các mạch giám sát và bù nhiệt độ trên một chip duy nhất. Điều này giúp đơn giản hóa đáng kể kiến trúc phần cứng của ăng-ten mảng pha phẳng chủ động và giảm hiệu quả kích thước, trọng lượng và mức tiêu thụ điện năng (SWaP-C) của hệ thống, làm cho nó có ứng dụng rộng rãi trong truyền thông khi di chuyển, các trạm mặt đất vệ tinh cố định và các thiết bị đầu cuối truyền thông vệ tinh trên không/trên tàu. Phù hợp với các hệ thống truyền thông mảng pha trên vệ tinh Quỹ đạo Trái đất Thấp (LEO), Quỹ đạo Trái đất Trung bình (MEO) và Quỹ đạo Địa tĩnh (GEO).

II. Kiến trúc lõi và các đặc tính điện chính của AWMF-0109

AWMF-0109 sử dụng kiến trúc lõi tứ, 4 kênh phân cực kép. Một chip duy nhất có thể điều khiển bốn bộ phần tử bức xạ phân cực kép, hỗ trợ chuyển đổi linh hoạt giữa phân cực tròn trái (LHCP), phân cực tròn phải (RHCP) và phân cực tuyến tính, do đó đáp ứng các yêu cầu về giao thức phân cực RF của các vệ tinh khác nhau.

Dải tần hoạt động: 27,5 GHz đến 30,0 GHz (tần số uplink vệ tinh băng tần Ka)

Độ lợi kênh: Độ lợi điển hình 22 dB trên mỗi kênh; công suất đầu ra 12 dBm trên mỗi đơn vị phân cực

Điều khiển biên độ: Điều khiển độ lợi kỹ thuật số 5 bit, LSB = 0,5 dB, dải động tổng cộng 15,5 dB

Điều khiển pha: Điều khiển dịch pha 5 bit, LSB = 11,25°, cho phép quét chùm tia điện tử liên tục

Cấu hình nguồn: Nguồn DC +1,8 V đơn, đơn giản hóa thiết kế quản lý nguồn

Các tính năng tích hợp: Cảm biến và báo cáo nhiệt độ trên chip, bù độ lợi thích ứng với nhiệt độ, bảo vệ ESD toàn bộ chân cắm

Thông số kỹ thuật gói: Gói gắn bề mặt QFN 48 chân, 6x6 mm; kích thước tương thích với bố cục lưới phần tử ăng-ten, tạo điều kiện cho cấu hình mảng pha dựa trên ô xếp mật độ cao

Bộ chức năng điều khiển chùm tia hoàn chỉnh được tích hợp hoàn toàn trên một chip duy nhất, loại bỏ nhu cầu về một số lượng lớn các bộ dịch pha và suy hao rời rạc bên ngoài. Điều này làm giảm chi phí BOM và rút ngắn chu kỳ phát triển ăng-ten, đồng thời hỗ trợ xếp tầng đa chip để cấu hình linh hoạt các ăng-ten mảng pha với khẩu độ và thông số kỹ thuật EIRP khác nhau.

III. Ưu điểm kỹ thuật cốt lõi của AWMF-0109

1. Giải pháp tích hợp cao dựa trên silicon, tối ưu hóa SWaP-C

Không giống như các giải pháp MMIC rời rạc truyền thống, mạch tích hợp đơn khối dựa trên silicon CMOS này tích hợp bộ khuếch đại RF, bộ dịch pha điều khiển kỹ thuật số, giao diện điều khiển kỹ thuật số và mạch cảm biến nhiệt độ. Điều này làm giảm số lượng thành phần ngoại vi, giảm thiểu diện tích bo mạch RF và cho phép thiết kế nhẹ, đáp ứng hoàn hảo các yêu cầu thu nhỏ của các thiết bị đầu cuối vệ tinh trên không, trên xe và di động.

2. Phân cực kép có thể lập trình, phù hợp với hệ thống vệ tinh đa quỹ đạo

Bốn bộ kênh phân cực kép có thể điều khiển độc lập, với chuyển đổi chế độ phân cực bằng phần mềm theo thời gian thực. Trong các tình huống liên quan đến việc di chuyển tốc độ cao của vệ tinh LEO (Quỹ đạo Trái đất Thấp), nó có thể hoạt động cùng với các thuật toán servo để thực hiện nhanh chóng việc theo dõi chùm tia linh hoạt, đảm bảo kết nối liên tục cho đường truyền vệ tinh.

3. Bù nhiệt độ trên chip, hoạt động ổn định trong phạm vi nhiệt độ rộng

Do độ lợi của các thiết bị sóng milimet băng tần Ka thay đổi đáng kể theo nhiệt độ, AWMF-0109 tích hợp cơ chế bù nhiệt độ độ lợi. Kết hợp với đầu ra đo từ xa nhiệt độ tích hợp, bộ điều khiển chính của hệ thống có thể thu thập nhiệt độ chip theo thời gian thực. Kết hợp với các mạch bù nội bộ, điều này giúp triệt tiêu các biến động biên độ RF ở cả nhiệt độ cao và thấp, đảm bảo hiệu suất chùm tia phụ ổn định và độ chính xác định hướng chùm tia, do đó đáp ứng các yêu cầu của điều kiện hoạt động ngoài trời khắc nghiệt như những điều kiện gặp phải trong các ứng dụng hàng không và xe cộ.

4. Khả năng mở rộng dễ dàng cho việc mở rộng mảng

Với kiến trúc kênh lõi tứ tiêu chuẩn hóa, nhiều thiết bị AWMF-0109 có thể được nối chuỗi để tạo thành các mảng pha phẳng có thể mở rộng gồm 8, 16, 32 hoặc nhiều phần tử hơn. EIRP đầu ra bao phủ dải 30–70 dBmi, phục vụ cả các thiết bị đầu cuối nhỏ, di động và các thiết kế trạm mặt đất công suất cao cố định.

IV. Các kịch bản ứng dụng điển hình cho AWMF-0109

Các thiết bị đầu cuối phát mảng pha phẳng internet vệ tinh LEO (Quỹ đạo Trái đất Thấp)

Các hệ thống truyền thông vệ tinh băng tần Ka MEO (Quỹ đạo Trái đất Trung bình) và GEO (Quỹ đạo Địa tĩnh) khi di chuyển (trên tàu, trên xe và trên không)

Các thiết bị đầu cuối mặt đất truyền thông vệ tinh nhẹ, di động

Các bộ tiền khuếch đại RF mảng pha loại ô xếp và ăng-ten mảng pha phẳng chủ động cho các ứng dụng không gian thương mại

Các hệ thống truyền thông đường lên vệ tinh băng thông rộng hàng không vũ trụ

V. Tóm tắt về AWMF-0109

Là một sản phẩm tiêu chuẩn cho thế hệ đầu tiên của công nghệ định hướng chùm tia dựa trên silicon băng tần Ka thương mại, AWMF-0109 đã trở thành lựa chọn cổ điển cho các ăng-ten mảng pha vệ tinh phẳng chi phí thấp, nhờ hiệu suất RF trưởng thành và ổn định, kiến trúc đơn khối tích hợp cao và khả năng điều khiển phân cực và chùm tia linh hoạt. Với mục tiêu phát triển thế hệ tiếp theo của internet vệ tinh quỹ đạo thấp, thiết bị này rất phù hợp với các nhà sản xuất thiết bị đầu cuối vệ tinh đang tìm kiếm sự trưởng thành của giải pháp và triển khai nhanh chóng vào sản xuất hàng loạt, và đại diện cho một giải pháp định hướng chùm tia có hiệu quả chi phí cao cho các bộ tiền khuếch đại phát mảng pha chủ động băng tần Ka.