从太空到地面：Qorvo波束成形芯片助力卫星通信发展

时间：2025-12-02 13:51:20

关键字： Qorvo 波束成形射频

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[导读]近年来，从低空飞行器到轨道卫星，人类对空域的利用正不断向更高维度延伸。尤其是低地球轨道（LEO）卫星技术的快速发展，使得“从地面到太空”的全域通信成为产业竞争的焦点。在偏远地区、机载/船载、移动终端等场景中，对高速、稳定卫星通信的需求急剧增长；同时，eVTOL的兴起也进一步拉动了低空经济的发展。据赛迪研究院预测，2025年中国低空经济市场规模将达1.5万亿元，2035年可望突破3.5万亿元。而要支撑如此庞大的空域应用生态，离不开高可靠、可实时响应的通信连接，尤其是卫星通信能力的全面提升。

近年来，从低空飞行器到轨道卫星，人类对空域的利用正不断向更高维度延伸。尤其是低地球轨道（LEO）卫星技术的快速发展，使得“从地面到太空”的全域通信成为产业竞争的焦点。在偏远地区、机载/船载、移动终端等场景中，对高速、稳定卫星通信的需求急剧增长；同时，eVTOL的兴起也进一步拉动了低空经济的发展。据赛迪研究院预测，2025年中国低空经济市场规模将达1.5万亿元，2035年可望突破3.5万亿元。而要支撑如此庞大的空域应用生态，离不开高可靠、可实时响应的通信连接，尤其是卫星通信能力的全面提升。

在这场产业变革中，Qorvo作为全球领先的连接和电源解决方案供应商，凭借过去三十年来在射频前端器件方面的深厚积累，以及在GaAs、GaN、SAW、BAW、CMOS 和SiGe等工艺和产品上的技术布局，已构建起为卫星通信提供全链路可靠支持的能力。

Qorvo不仅凭借广泛且高可靠性的RF产品，为卫星通信的上行与下行链路系统提供高性能组件，还针对市场需求推出了基于商用CMOS工艺、支持Ku与Ka频段的硅基波束成形IC（BFIC）。此外，硅基被认为是最适合制造BFIC的技术，因为该技术不仅方便于制造高集成度的单芯片以完成复杂的功能，还拥有等于砷化镓和氮化镓的成本。并且，其BFIC在显著提升链路预算、更高EIRP与EIS、更优的SNR与数据速率、低部署成本与功耗以及统一平台设计等方面，也具有显著优势。

Qorvo的BFIC芯片可适配LEO、MEO、GEO等多轨道卫星系统。其每颗IC更是集成4个双极化通道，能支持独立相位与增益控制，实时调整波束方向以追踪卫星信号。高集成度设计不仅减少了终端芯片数量，也显著降低了设备的尺寸、重量和功耗。

在这些芯片的支持下，作为用户与卫星间直接连接的CPE终端天线能够从传统抛物面（碟形）天线转向AESA或相控阵天线等电子扫描天线，提升了连接体验。其独特的优势也让开发者可以将各种技术集成到更紧凑、更轻巧的设计中，为消费者带来更多可能。

随着业内产品的持续成熟与应用扩大，行业整体的技术演进也在不断加速。不过，尽管关键器件性能不断提升，但低空通信的整体发展仍面临多重挑战。其主要包括两方面：一是低轨卫星通信，即通过轨道卫星作为中继，实现地面站之间的信号转发；二是确保eVTOL在低空飞行时保持稳定连接，支持实时数据回传与远程干预。无论哪种方式，都要求通信系统具备高可靠性、低成本和规模化部署能力。

以卫星通信为例，随着卫星部署数量的增加，市场对信号链中所用的组件也提出了更高要求，需要它们具备更高的效率、更紧凑的体积，以及更可靠的性能，涵盖从RF功率放大器到低噪声放大器再到波束成形IC（beamforming IC，简称：BFIC）。与此同时，蜂窝通信正在成为卫星生态系统的一部分。而随着5G无线技术在3GPP第17版中的引入，使得5G系统能够服务于NTN。NTN旨在扩大全球网络覆盖范围，特别是在农村及偏远地区，并促进移动设备、物联网（IoT）和商业自主驾驶车辆与卫星之间的直接连接。这种整合使卫星产业能够充分利用5G生态系统的规模效应。

要实现以上目标，地面站的平板天线就成为了关键。而作为核心组件的BFIC，更是重中之重。

以卫星通信为例，在过去，设计师常用机械扫描天线或者固定天线（就是“锅”）来完成卫星通信的地面接收。因为彼时大多数应用场景都是固定的，这种工作方式也可以应付。然而，随着诸如飞机、轮船等设备开始用上卫星通信后，传统的天线就很难捕捉到卫星的信号。这时候，有源相控阵天线就能发挥巨大作用——快速的在卫星之间或者在低轨和高轨卫星之中做不同的选择，以保证它的稳定性。

从原理上看，这种天线由多个相干馈电的固定振子组成。为形成电子波束，每个振子都会以适当的相位馈电，从而在远场中按所需方向形成相干波束。它利用每个振子的可变相位控制，将波束扫描至空间中的特定角度，如下图所示。这种无移动部件的电子波束转向由每个辐射振子上的IC（也就是BFIC）管理。