弗劳恩霍夫IAF通过BEACON项目瞄准W波段

为了满足全球快速增长的数据消耗和不断增长的带宽需求，卫星通信正在转向更高的频率。W波段（75-110 GHz）非常适合在太空中使用，但到目前为止一直缺乏技术组件。

出于这个原因，弗劳恩霍夫IAF启动了BEACON项目：与RPG-Radimeter Physics的研究人员一起，将实现一种新型W波段接收前端模块，作为欧洲航天局ARTES（基于先进技术立方体卫星的W波段信道测量）项目的一部分。目标是开发一种噪声低于以往任何W波段放大器模块的技术，从而能够在太空中传输极高的数据速率。

弗劳恩霍夫应用固体物理研究所IAF与RPG Radimeter Physics GmbH一起在“BEACON-W波段集成有源接收前端”项目中接受了这一挑战：项目合作伙伴正在开发一种集成的有源W波段接收前端，其频率为81至86 GHz，可实现极高的数据传输速率或长距离数据传输，且功耗低。。

高数据吞吐量下的最小噪声

该接收模块基于弗劳恩霍夫IAF的极低噪声MMIC技术。“在过去的几年里，弗劳恩霍夫IAF在mHEMT工艺方面做了大量的开发工作，并在开发全球最低噪声放大器方面获得了核心竞争力。基于此，该项目旨在将噪声系数降低到3.5 dB以下，从而显著提高技术水平，“弗劳恩霍夫IAF项目协调员兼研究员Philipp Neininger解释说。

此外，接收模块被设计用于隔离从左圆至右圆极化，并通过两个独立的通道（LHCP和RHCP）对其进行放大，从而有效地使数据吞吐量翻倍。

BEACON项目的一个主要挑战是在非常小的模块面积上新颖地排列组件。新方法涉及在非常小的尺寸内集成大量功能：这些功能包括偏振器、波导过渡到两个单独的放大器、两个同轴输出连接器和相关直流电路。“这些功能的结合——极低的噪声、两种不同的极化和创新阵列——给W波段组件领域带来了巨大的技术进步。”Neininger总结说。

W波段太空数据传输已经成功测试

仅在去年，人们首次从太空接收到W波段频率范围内的卫星信号。W-Cube 纳米卫星于 2021 年夏天搭载猎鹰 9 号火箭开始了前往极地轨道的旅程，此后在500公里的高度上成功地向地球传输了75GHz的卫星信号。为了这次任务，弗劳恩霍夫IAF已经开发了卫星的发射模块以及相应地面站的接收模块。

联合项目ARTES

W-Cube的开发是在联合项目ARTES的过程中进行的，该项目包括以下单位：JOANNEUM RESEARCH（项目协调人），弗劳恩霍夫IAF，LC Technologies（LCT），芬兰毫米波实验室（MilliLab），Reactor Space Lab Oy（RSL），斯图加特大学和鲁汶大学。

在成功完成的头两个项目阶段，开发和建造了纳米卫星和相应的地面站，目前正在收集数据，以便在第三个项目阶段从低地球轨道（LEO）开发Q和W波段。弗劳恩霍夫IAF为卫星和地面站开发了高频前端，包括中等功率放大器（MPA），低噪声放大器（LNA），倍频器和混频器。

该项目得到欧洲航天局（ESA）的支持，并由参与国奥地利、芬兰、葡萄牙和德国资助。在德国是德国航空航天中心（DLR）支持该项目。

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