Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. liefert und recycelt den Qorvo AWMF-0109, einen hochintegrierten Silizium-Quad-Core-Beamformer für Satellitenkommunikation.
I. AWMF-0109 Produktübersicht
Der AWMF-0109 ist der erste Ka-Band-Satellitenkommunikations-Beamforming-Chip der ersten Generation, der von Qorvo nach der Übernahme von Anokiwave entwickelt wurde. Es handelt sich um einen hochintegrierten Silizium-basierten Quad-Core 4×2 Sende (Tx) Beamforming IC, der im Ka-Band-Uplink-Frequenzbereich von 27,5–30,0 GHz arbeitet und speziell für LEO/MEO/GEO Flachbildschirm-Phased-Array-Satellitenterminals entwickelt wurde. Als kommerziell ausgereifte Silizium-basierte Beamforming-Lösung integriert er vier dual-polarisierte HF-Kanäle, digitale Phasenverschiebung, Gain-Regelung sowie Temperaturüberwachungs- und Kompensationsschaltungen auf einem einzigen Chip. Dies vereinfacht die Hardwarearchitektur von aktiven Flachbildschirm-Antennen erheblich und reduziert effektiv Größe, Gewicht und Stromverbrauch (SWaP-C) des Systems, was ihn für die In-Motion-Kommunikation, feste Satelliten-Bodenstationen und luftgestützte/schiffsgestützte Satellitenkommunikationsterminals breit einsetzbar macht. Geeignet für Phased-Array-Kommunikationssysteme auf Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn (LEO), mittlerer Erdumlaufbahn (MEO) und geostationärer Erdumlaufbahn (GEO).
II. Kernarchitektur und elektrische Schlüsselmerkmale des AWMF-0109
Der AWMF-0109 verwendet eine Quad-Core, 4-Kanal-Dual-Polarisations-Architektur. Ein einzelner Chip kann vier Sätze von dual-polarisierten Strahlungselementen ansteuern und unterstützt flexible Umschaltung zwischen linkszirkularer Polarisation (LHCP), rechtszirkularer Polarisation (RHCP) und linearer Polarisation, wodurch die HF-Polarisationsprotokollanforderungen verschiedener Satelliten erfüllt werden.
Betriebsfrequenzband: 27,5 GHz bis 30,0 GHz (Ka-Band Satelliten-Uplink)
Kanalverstärkung: Typische Verstärkung von 22 dB pro Kanal; Ausgangsleistung von 12 dBm pro Polarisationseinheit
Amplitudenregelung: 5-Bit digitale Gain-Regelung, LSB = 0,5 dB, Gesamtdynamikbereich von 15,5 dB
Phasenregelung: 5-Bit Phasenverschiebungsregelung, LSB = 11,25°, ermöglicht kontinuierliches elektronisches Beam-Scanning
Stromversorgungskonfiguration: Einzelne +1,8 V DC-Versorgung, vereinfacht das Power-Management-Design
Integrierte Funktionen: On-Chip-Temperaturerfassung und -meldung, temperaturadaptive Gain-Kompensation, vollständiger ESD-Schutz der Pins
Gehäusespezifikationen: 6×6 mm, 48-Pin QFN Surface-Mount-Gehäuse; Abmessungen kompatibel mit Antennenelement-Rasterlayouts, was hochdichte, kachelbasierte Phased-Array-Konfigurationen erleichtert
Der vollständige Satz von Beam-Steuerfunktionen ist vollständig auf einem einzigen Chip integriert, wodurch die Notwendigkeit einer großen Anzahl externer diskreter Phasenverschieber und Dämpfungsglieder entfällt. Dies reduziert die Stücklistenkosten und verkürzt den Entwicklungszyklus der Antenne, während gleichzeitig Multi-Chip-Kaskadierung für die flexible Konfiguration von Phased-Array-Antennen mit unterschiedlichen Aperturen und EIRP-Spezifikationen unterstützt wird.
III. Technische Kernvorteile des AWMF-0109
1. Silizium-basierte, hochintegrierte Lösung, optimiert SWaP-C
Im Gegensatz zu herkömmlichen diskreten MMIC-Lösungen integriert diese CMOS-Silizium-basierte monolithische integrierte Schaltung einen HF-Verstärker, digital gesteuerte Phasenverschieber, eine digitale Steuerschnittstelle und eine Temperaturerfassungsschaltung. Dies reduziert die Anzahl der peripheren Komponenten, minimiert den HF-Board-Footprint und ermöglicht ein leichtes Design, das die Miniaturisierungsanforderungen von luftgestützten, fahrzeugmontierten und tragbaren Satellitenterminals perfekt erfüllt.
2. Programmierbare Dual-Polarisation, geeignet für Multi-Orbit-Satellitensysteme
Vier Sätze von dual-polarisierten Kanälen sind unabhängig steuerbar, mit Echtzeit-Software-Umschaltung zwischen Polarisationsmodi. In Szenarien mit Hochgeschwindigkeitsdurchgängen von LEO-Satelliten (Low Earth Orbit) kann es in Verbindung mit Servo-Algorithmen arbeiten, um eine schnelle Beam-Agile-Verfolgung durchzuführen und eine kontinuierliche Konnektivität für den Satelliten-Uplink zu gewährleisten.
3. On-Chip-Temperaturkompensation, stabiler Betrieb über einen weiten Temperaturbereich
Da die Verstärkung von Ka-Band-Millimeterwellengeräten mit der Temperatur stark schwankt, integriert der AWMF-0109 einen Gain-Temperaturkompensationsmechanismus. Gekoppelt mit einem integrierten Telemetrieausgang für die Temperatur kann die Hauptsteuerung des Systems die Chip-Temperatur in Echtzeit erfassen. In Verbindung mit internen Kompensationsschaltungen unterdrückt dies HF-Amplitudenschwankungen bei hohen und niedrigen Temperaturen und gewährleistet eine stabile Phased-Array-Seitenlobleistung und Beam-Pointing-Genauigkeit, wodurch die Anforderungen von rauen Außenbetriebsbedingungen wie in der Luftfahrt und bei Fahrzeuganwendungen erfüllt werden.
4. Einfache Skalierbarkeit für Array-Erweiterung
Mit einer standardisierten Quad-Core-Kanalarchitektur können mehrere AWMF-0109 Geräte in Daisy-Chain-Konfiguration geschaltet werden, um skalierbare planare Phased-Arrays von 8, 16, 32 oder sogar mehr Elementen zu bilden. Die Ausgangs-EIRP deckt den Bereich von 30–70 dBmi ab und ist sowohl für kleine, tragbare Terminals als auch für Hochleistungs-Festbodenstationsdesigns geeignet.
IV. Typische Anwendungsszenarien für den AWMF-0109
LEO (Low Earth Orbit) Satelliten-Internet-Flachbildschirm-Phased-Array-Sende-Terminals
MEO (Medium Earth Orbit) und GEO (Geostationary Earth Orbit) Ka-Band Satelliten-In-Motion-Kommunikationssysteme (schiffsgestützt, fahrzeuggestützt und luftgestützt SATCOM)
Leichte, tragbare Satellitenkommunikations-Boden-Terminals
Aktive Flachbildschirm-Antennen und kachelartige Phased-Array-HF-Frontends für kommerzielle Raumfahrtanwendungen
Luft- und Raumfahrt-Breitband-Satelliten-Uplink-Kommunikationssysteme
V. Zusammenfassung des AWMF-0109
Als Benchmark-Produkt für die erste Generation von kommerziellen Ka-Band-Silizium-basierten Beamforming-Lösungen hat sich der AWMF-0109 dank seiner ausgereiften und stabilen HF-Leistung, seiner hochintegrierten monolithischen Architektur und seiner flexiblen Polarisations- und Beam-Steuerungsfähigkeiten zur klassischen Wahl für kostengünstige Flachbildschirm-Satelliten-Phased-Array-Antennen entwickelt. Mit Blick auf die Entwicklung der nächsten Generation von Satelliten-Internet in niedriger Erdumlaufbahn ist dieses Gerät gut geeignet für Hersteller von Satellitenterminals, die nach ausgereiften Lösungen suchen und eine schnelle Einführung in die Massenproduktion anstreben, und stellt eine äußerst kostengünstige Beamforming-Lösung für Ka-Band-aktive Phased-Array-Sende-Frontends dar.
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