天地一体化信息网络 ›› 2021, Vol. 2 ›› Issue (2): 90-97.doi: 10.11959/j.issn.2096-8930.2021025

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基于混合波束赋形的低轨通信卫星相控阵天线架构研究

胡荣1, 李秀梅2, 邓娟3, 周骏3, 董姝婧3, 刘玲3, 马文英3   

  1. 1 成都铱通科技有限公司,四川 成都 610095
    2 中国电子科技集团有限公司第十研究所,四川 成都 610036
    3 成都信息工程大学通信工程学院(微电子学院),四川 成都 610225
  • 修回日期:2021-04-01 出版日期:2021-06-01 发布日期:2021-06-01
  • 作者简介:胡荣(1985-),男,成都铱通科技有限公司研发部应用工程师,主要研究方向为射频与毫米波电路设计,主要从事基于硅基CMOS工艺的低成本瓦片式相控阵阵面设计工作
    李秀梅(1976-),女,硕士,中国电子科技集团公司第十研究所高级工程师,主要研究方向为天线设计,主要从事相控阵天线设计工作
    邓娟(1999-),女,成都信息工程大学硕士生,主要研究方向为通信专用集成电路与微电子系统,主要从事硅基射频前端芯片研究工作
    周骏(1997-),男,成都信息工程大学硕士生,主要研究方向为电子信息材料与射频集成器件,主要从事相控阵天线研究设计工作
  • 基金资助:
    四川省科技厅科技计划项目(18SYXHZ0076)

Research on the Architecture of Phased Array Antenna of LEO Communication Satellites Based on Hybrid Beamforming

Rong HU1, Xiumei LI2, Juan DENG3, Jun ZHOU3, Shujing DONG3, Ling LIU3, Wenying MA3   

  1. 1 Iridium Communications Co., Ltd., Chengdu 610095, China
    2 The 10th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Chengdu 610036, China
    3 School of Communication Engineering and Microelectronics, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China
  • Revised:2021-04-01 Online:2021-06-01 Published:2021-06-01
  • Supported by:
    Science and Technology Project of Sichuan Province(18SYXHZ0076)

摘要:

针对低轨通信卫星系统低损耗、低时延和高指向精度等特点,基于对混合波束赋形技术原理与优势的分析,研究一种适用于低轨通信卫星系统的混合波束赋形架构——“模拟波束赋形网络+数字波束赋形网络”,采用多通道射频前端芯片、混频芯片及数字波束赋形专用芯片(ASIC),与瓦片式相控阵天线阵列高度集成,在满足可扩展/拼接阵面的基础上,实现性能、成本、复杂性和功耗等因素的综合优化,为未来我国实现天基物联和可重构相控阵天线系统提供参考。

关键词: 天基物联, 可重构相控阵天线, 混合波束赋形, 芯片集成, 瓦片式

Abstract:

Due to the characteristics of low earth orbit (LEO) communication satellite system like low propagation loss, small propagation delay and high pointing accuracy, a hybrid architecture-“analog beamforming stage and digital beamforming (DBF) stage” was proposed, and the principle and advantages of hybrid beamforming were analyzed.Through three dimensional integrating of multi-channel RF frontend chips, mixers, dedicated DBF ASIC chips, and tiles phased array anntena arrays, the proposed hybrid beamforming could be expanded or spliced.This hybrid architecture achieved the optimization of performance, cost, complexity and power consumption, and provided a reference for China to build space based internet of things system and reconfi gurable phased array antenna system in the future.

Key words: space based internet of things, reconfi gurable phased array antenna, hybrid beamforming, chip assembly, tiles

中图分类号: 

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