面向下一代载荷系统应用的光子集成芯片探索

发布时间：2024-03-30 21:46

　　文章以光子集成技术在未来卫星宽带通信与中继一体化系统应用为出发点,开展光子集成载荷应用需求分析,完成了模拟光处理与数字光处理、模拟片上处理与离散光处理的区别分析及特性梳理。重点介绍了现行的光子载荷搭载验证情况,完成光子载荷与传统射频载荷体积、重量、功耗对比分析。在此基础上,提出一种全芯片架构的光子处理转发载荷系统,并完成相应的功能拆解及业务划分,梳理下一步需要重点攻关的片上关键技术,为构建通用化、小型化、多波束并行的高通量卫星通信载荷系统提供技术支撑。

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【部分图文】：

图3可重构ButlerMatrix光延迟阵列芯片

除此之外，西班牙DAS公司的8*8&64路可重构ButlerMatrix光延迟阵列芯片也为该载荷射频前端研制提供技术支撑，如图2所示，可用于完成多波束直接辐射阵列天线功能[7,8]。相比传统波束成形模块，其波束耦合单元数量由8064个降至192个。该系统将光子部分载荷技术成熟度....

图4全芯片架构的光子处理转发载荷系统

接收天线单元收到来自不同用户或地面站的N个宽带/窄带波束,经微波T/R组件完成滤波及低噪声功率放大各自输入片上电光混频阵列,在片上光源及本振馈送单元驱动下实现对多波束射频信号的电光调制及混频,后经过片上波束交换阵列完成波束间光交换。无需进行片上处理的信号,如用户端窄带通信波束,经....

图1OPTIMA光载荷框架(a)多波束光子馈电链路实现框架及分工(b)基于光控波束形成的自外差相干接收实现框架

Airbus计划2023年依靠OPTIMAHorizon2020项目搭载验证V频段至Ka/Ku频段的光子馈电链路以及基于光子集成的波束形成模组。验证内容包含阵列式电光调制/光电解调、上下变频、光交换以及片上波束形成网络等内容[4-6]。该载荷系统由Airbus抓总,西班牙DA....

图2光子波束形成网络芯片:(a)波束形成网络芯片，(b)芯片尺寸对比，(c)外围驱动及控制电路

其中,射频前端的光波束形成模块拟基于硅基或氮化硅基光子集成芯片方案构建。下图所示为基于氮化硅材料实现的单波束下16*1的光子波束形成网络芯片方案。芯片研制单位为荷兰LioniX公司。除此之外，西班牙DAS公司的8*8&64路可重构ButlerMatrix光延迟阵列芯片也为该载荷....

本文编号：3942982