近年来,人类对空域的开发利用正逐步从地面延伸至太空,涵盖低空飞行器到轨道卫星的广泛应用。其中,低地球轨道(LEO)卫星技术的迅猛发展,使全域通信成为当前产业竞争的核心领域。在偏远地区、航空与航海运输、移动终端等场景中,市场对高速且稳定的卫星通信需求持续攀升。与此同时,eVTOL(电动垂直起降飞行器)的兴起也进一步推动了低空经济的快速发展。据赛迪研究院预测,2025年中国低空经济市场规模有望达到1.5万亿元,到2035年更将突破3.5万亿元。支撑这一庞大生态的关键,在于构建高可靠性、具备实时响应能力的通信网络,尤其是卫星通信能力的全面升级。
在这一变革进程中,Qorvo作为全球领先的连接与电源解决方案供应商,依托其在过去三十年间在射频前端器件领域的深厚积累,结合GaAs、GaN、SAW、BAW、CMOS和SiGe等多种工艺的技术布局,已建立起为卫星通信提供全链路支持的能力。
Qorvo不仅提供广泛而可靠的RF组件,服务于卫星通信系统的上行与下行链路,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)。硅基技术被认为是制造BFIC的理想选择,因其既能实现高度集成化的单芯片设计以完成复杂功能,又具备与砷化镓、氮化镓相媲美的成本优势。此外,该类BFIC在提升链路预算、增强EIRP与EIS性能、优化信噪比(SNR)与数据速率、降低部署成本与功耗,以及实现统一平台架构等方面展现出显著竞争力。
这些BFIC芯片可兼容LEO(低地球轨道)、MEO(中地球轨道)及GEO(地球同步轨道)等多种卫星系统。每颗芯片集成了4个双极化通道,支持独立的相位与增益调节,能够实时调整波束方向以精准追踪卫星信号。高集成度的设计有效减少了终端所需的芯片数量,同时大幅缩小了设备的尺寸、重量和功耗。
得益于这类芯片的支持,用户终端中的CPE天线得以从传统的抛物面(即“碟形”)天线向AESA或相控阵等电子扫描天线演进,显著提升了连接稳定性与用户体验。其高度集成的特性也让开发者能够在更紧凑、轻便的设计中融合多种先进技术,为消费级产品带来更多创新可能。
随着相关产品的不断成熟与应用场景的拓展,整个行业的技术迭代速度也在加快。然而,尽管关键元器件性能不断提升,低空通信的整体发展仍面临诸多挑战,主要集中在两个方面:一是通过低轨卫星作为中继节点,实现地面站之间的信号转发;二是保障eVTOL在低空飞行过程中保持稳定通信,支持实时数据回传与远程控制指令接收。无论哪种应用模式,都要求通信系统具备高可靠性、低成本以及可规模化部署的能力。
以卫星通信为例,随着在轨卫星数量的增加,市场对信号链中各类组件提出了更高要求——更高的效率、更小的体积、更强的稳定性,覆盖从射频功率放大器、低噪声放大器到波束成形IC(BFIC)在内的完整链条。与此同时,蜂窝通信正逐渐融入卫星生态系统。随着5G NTN(非地面网络)在3GPP Release 17中的引入,5G系统已能够直接接入卫星网络。NTN的目标是扩展全球网络覆盖范围,特别是在农村和偏远区域,并实现移动设备、物联网(IoT)终端以及自动驾驶车辆与卫星之间的直接互联。这种融合使得卫星产业可以借助5G庞大的生态系统实现快速普及与降本增效。
要实现上述目标,地面端的平板天线成为关键技术载体,而其中的核心组件——BFIC,则扮演着至关重要的角色。
回顾早期卫星通信系统,设计师通常采用机械扫描天线或固定式抛物面天线(俗称“锅”)进行信号接收。由于当时多数应用场景为静态环境,此类方案尚能满足基本需求。但随着飞机、轮船等移动平台开始接入卫星网络,传统天线因无法动态追踪卫星而难以维持稳定连接。此时,有源相控阵天线(AESA)的优势便凸显出来——它能快速切换不同卫星之间,或在低轨与高轨卫星间灵活切换,确保通信链路的连续性与稳定性。
从工作原理来看,相控阵天线由多个固定辐射单元组成,各单元通过相干馈电实现波束合成。为了形成定向电子波束,每个辐射单元需以特定相位进行激励,从而在远场区域形成聚焦波束。通过精确控制各个单元的相位差,波束可在空间中实现无机械运动的电子扫描,如图所示。这种波束转向机制完全依赖于每个辐射单元所配备的集成电路——即BFIC来实现。
换句话说,天线阵列中每一个单元的幅度与相位调控均由BFIC完成,进而实现射频波束的生成、定向与切换。
对于BFIC这类芯片而言,设计过程中不仅要应对热管理与功耗控制难题,还需克服集成密度、体积与重量的限制。此外,电路板布局与互连设计、相位与幅度校准精度、波束指向准确性、量产可行性与成本控制,以及系统级链路整合等问题,都是其面临的主要技术挑战。
这些瓶颈表明,行业仍需持续投入研发资源,并加强上下游协同创新,才能真正推动低空通信的大规模落地。不过,从宏观环境看,政策层面的积极引导为技术突破提供了有力支撑。作为新一轮科技革命的重要组成部分,中国对低空经济的发展给予了高度重视与大力支持。
自2021年初被纳入中国《国家综合立体交通网规划纲要》,并在2023年中央经济工作会议上被重点提及以来,低空经济便成为中国重点发力的新兴产业方向。进入2024年后,这一领域连续两年被写入政府工作报告,展现出持续的战略重视。凭借“强链条、广融合、深辐射”的产业特征,低空经济正迅速崛起为各地争相布局的全新发展赛道。

在政策与市场双轮驱动下,一场涵盖地面与空间维度的科技变革正全面展开。作为在多个技术领域拥有广泛产品布局的企业,Qorvo致力于提升地面及空间应用场景中的连接能力,为这场变革提供关键技术支持与动力支撑。