偏远地区的更大连通性：卫星通信的Ka波段收发器

东京工业大学和Socionext Inc.的科学家们。已经开发出一种新型的收发信机，用于实现地球地面平台与低、中和地球静止轨道卫星之间的无缝通信。此外，这种收发机可以为偏远农村地区和海上的人们带来互联网。

我们生活在信息时代，在这个时代，通信技术已经达到了前所未有的进步水平。然而，将连接到偏远地区，如农村地区或公海，仍然很困难。卫星通信(SATCOM)是提供到这些地方的数据链路的一个有吸引力的选择；但要想有效地使用卫星通信，在太空和地球上都必须有合适的设备。

东京工业大学(Tokyo Tech)冈田贤一(Kenichi Okada)教授的实验室的科学家们站在研究的前沿，他们利用标准的CMOS[2]技术为卫星通信开发了一种新型的收发器[1]。该收发器工作在Ka频段，对于卫星通信来说，这意味着上行链路(地面对卫星)的频率范围为27-31 GHz，下行链路(卫星对地)的频率范围为17-21 GHz。

他们的设计具有各种特点，使其在竞争中脱颖而出。在发射机(TX)端，采用高品质因数变压器，以实现高效的功率使用和高线性度的传输，从而降低传输过程中的失真。接收器(RX)端采用双通道架构，可解锁多项功能。

首先，拥有两个RX通道允许同时接收来自两个卫星的信号。使用两个独立的偏振模式或两个不同的频率并行接收这些信号。此外，所提出的设计可以执行相邻信道干扰消除；即，使用在另一信道接收的信息来消除相邻频带上的另一信号对在一个信道中接收的信号的污染。该策略增加了系统的动态范围，从而使其即使在噪声和干扰更强的不太理想的情况下也能正确运行。

与更常用的超外差接收机不同，TX和RX都执行信号的直接转换；也就是说，TX直接将基带信号[3]转换为调制信号[4]，而RX执行相反的过程，无需额外的中频转换。这使得收发器的整体复杂度、尺寸和功耗大大降低。

科学家们创建了一个原型芯片，以测试他们的设计在使用所有受卫星通信DVB-S2X标准规范的调制方案时的实际性能。这包括64APSK[5]和256APSK等提供快速数据速率的高阶调制技术。

性能测试结果非常有希望，特别是与其他现有的卫星通信收发器相比，这一开发的新颖设计声名鹊起。冈田教授评论说，我们的论文介绍了第一个使用标准CMOS工艺实现的Ka波段卫星通信收发信机，该收发信机是为与地球静止卫星和低地球轨道卫星进行地面平台通信而设计的。

这些轨道分别为35786公里和200-2000公里。与远离3毫米乘3毫米芯片的卫星通信肯定不是一件简单的壮举。

多年来，冈田教授的实验室一直在为下一代技术开发各种最先进的收发器，包括5G应用、物联网设备和低功耗蓝牙通信。这款最新的收发器是实现全球无缝连接的又一块拼图。卫星通信已经成为在低密度农村地区提供互动电视和宽带互联网服务的关键技术。冈田教授表示，使用硅(特别是CMOS技术)实现Ka波段通信是一个很有前途的解决方案，因为它具有以低成本覆盖全球的潜力，并使用了广泛的可用带宽。

让我们希望这些东京理工大学研究人员的努力能帮助更多的人在当前的信息时代从即时通信中受益。

[2]CMOS：互补金属-氧化物-半导体；一种广泛用于高度集成电路的晶体管的现代制造工艺。

[3]基带信号：以其原始频率形成的纯信号，未经调制。

[4]调制信号：一种编码信号，它携带基带信号的所有信息，通常频率较高，以便更容易传输。

[5]APSK：幅度和相移键控；一种调制技术，其中基带信号以载波信号的相位和幅度进行编码。

运王1，东元友1，喜福1，中村武1，Ashbir Aviat Fadila 1，Teruki Someya 1，Tsuhiro Kawaguchi 1，健邦1，柳泽清，刘邦干1，运城1，张浩升1，吴锐1，茂林1，正崎俊一郎2，山崎大介2，研一

具有ACI消除增强型双通道低噪声、宽动态范围接收和高线性度收发的CMOSKa波段卫星通信收发器。

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