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Ku波段高性能T/R套片應(yīng)用

簡介

      Ku波段（12~18GHz）主要應(yīng)用于衛(wèi)星通信領(lǐng)域，尤其是用于直播衛(wèi)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(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星和星鏈（SpaceX Starlink）衛(wèi)星等特定應(yīng)用，此外Ku波段雷達(dá)還常用于機場表面探測設(shè)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(shù)的發(fā)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(yīng)用于Ku波段的T/R套片產(chǎn)品進行了深入的研究，開發(fā)了GaAs/GaN功放芯片、GaAs收發(fā)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(chǎn)品擁有靈活的設(shè)計架構(gòu)，覆蓋多種功率量級，具有優(yōu)異的性能指標(biāo)。

高集成度/高性能

       本公司的Ku波段T/R套片產(chǎn)品系列如圖1所示，其中波束賦形芯片既能滿足傳統(tǒng)的單通道架構(gòu)，又可以支撐集成度更高的四通道架構(gòu)設(shè)計，根據(jù)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(chǎn)品，也有集成化的GaAs限幅低噪放芯片產(chǎn)品供選擇，另外還有集成了功放、低噪放、限幅器、收發(fā)開關(guān)的收發(fā)前端芯片供選擇，以滿足更加緊湊的組件設(shè)計需求。


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圖1 Ku波段套片產(chǎn)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(chǎn)品的效率指標(biāo)，和國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比均處于領(lǐng)先水平。

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圖2 Ku波段典型功放芯片產(chǎn)品效率水平

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

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圖3 Ku波段低噪放芯片噪聲指標(biāo)進步趨勢



覆蓋寬帶應(yīng)用

       雷達(dá)應(yīng)用中典型的Ku波段頻譜范圍為14~18GHz，此外還有一些寬帶應(yīng)用也會覆蓋Ku波段，如2~18GHz、6~18GHz、10~18GHz等。本公司功放芯片產(chǎn)品對于該類應(yīng)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(nèi)平均效率大于30%，為同類產(chǎn)品的業(yè)內(nèi)最高水平之一。


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圖4 寬帶應(yīng)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(shù)控移相器芯片、數(shù)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(chǎn)品選型

 1、波束賦形芯片選型表

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    *1：內(nèi)部集成串轉(zhuǎn)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(fā)前端芯片選型表

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    *1：可以提供鏡像版本。

典型產(chǎn)品應(yīng)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(fā)前端芯片組成的四通道五芯片方案，發(fā)射效率可以達(dá)到36%以上，組件效率可以達(dá)到25%以上（以發(fā)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(fā)前端發(fā)射輸出功率                                                                           收發(fā)前端發(fā)射效率

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收發(fā)前端接收增益                                                                               收發(fā)前端接收噪聲系數(shù)

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S4603接收四通道增益特性                                                                          S4603發(fā)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(fā)射移相精度                                                                      S4603發(fā)射功率壓縮曲線@14GHz


典型產(chǎn)品應(yīng)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(fā)前端芯片組成的四通道五芯片方案，發(fā)射效率可以達(dá)到36%以上，組件效率可以達(dá)到25%以上（以發(fā)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(fā)前端發(fā)射輸出功率                                                                           收發(fā)前端發(fā)射效率

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收發(fā)前端接收增益                                                                               收發(fā)前端接收噪聲系數(shù)

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S4603接收四通道增益特性                                                                          S4603發(fā)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(fā)射移相精度                                                                      S4603發(fā)射功率壓縮曲線@14GHz


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