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上周，上海搞了一個大新聞。
10月19日，上海市人民政府印發(fā)《上海市進(jìn)一步推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動方案（2023—2026年）》（以下簡稱《行動方案》），《行動方案》聚焦新網(wǎng)絡(luò)、新算力、新數(shù)據(jù)、新設(shè)施、新終端等五方面，提出30項(xiàng)主要任務(wù)、10大示范工程及7項(xiàng)保障措施。到2026年底，上海市新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平和服務(wù)能級邁上新臺階，支撐國際數(shù)字之都建設(shè)的新型基礎(chǔ)設(shè)施框架體系基本建成。
其中最受關(guān)注的就是關(guān)于布局“天地一體”的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容，上?；?qū)⒓铀傩l(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。
目前地面光纖網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)還是存在一定的局限性，無法形成“全方位，無死角”的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，因此補(bǔ)充低軌道衛(wèi)星，是實(shí)現(xiàn)“天地一體”的重要組成之一。
其實(shí)早在7月，上海市松江區(qū)委程書記就對媒體表示，上海加快開辟新領(lǐng)域新賽道，打造低軌寬頻多媒體衛(wèi)星“G60 星鏈”，實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星完成發(fā)射并成功組網(wǎng)，一期將實(shí)施 1296 顆，未來將實(shí)現(xiàn)一萬兩千多顆衛(wèi)星的組網(wǎng)。
反正馬斯克看了直呼內(nèi)行。
地球軌道衛(wèi)星種類
首先科普一下地球軌道衛(wèi)星種類
目前軌道衛(wèi)星按不同的高度分三大類，其中有一種軌道比較特殊，因此也有分四類的。
一、低/近地球軌道衛(wèi)星（英文縮寫為LEO），軌道高度為400-2000公里，大多數(shù)對地觀測衛(wèi)星，測地遙感衛(wèi)星，空間點(diǎn)，以及新的通信衛(wèi)星，多數(shù)都在這一層。
二、中地球軌道衛(wèi)星（MEO），軌道高度為2000-3600公里之間，GPS，伽利略都在這一層。
三、地球同步轉(zhuǎn)移軌道衛(wèi)星（GTO），它的軌道比較特殊是橢圓形軌道，近地點(diǎn)只有1000公里，遠(yuǎn)地點(diǎn)超過3600公里。
這種軌道衛(wèi)星是霍曼轉(zhuǎn)移軌道的運(yùn)用之一，加速后可以達(dá)到地球靜止軌道。
四、地球同步軌道衛(wèi)星（GEO），或者也叫對地相對靜止軌道，軌道高度約3600公里。
在同步軌道上衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同、運(yùn)行軌道為位于地球赤道平面上圓形軌道、運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)一周的時間相等，即23時56分4秒，衛(wèi)星在軌道上的繞行速度約為3.1公里/秒，其運(yùn)行角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度。
顯然這種同步軌道衛(wèi)星，對于氣相衛(wèi)星而言，等于提供了同一表面區(qū)域的恒定視圖，這樣就可以實(shí)時發(fā)送該地區(qū)的有關(guān)云，水汽，風(fēng)等信息，給氣象站提供相關(guān)的數(shù)據(jù)用于氣相預(yù)報(bào)。
微信開機(jī)畫面，就是2017年9月25號正式交付使用的衛(wèi)星風(fēng)云四號拍的照片，風(fēng)云四號就是我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星。
顯然，要把衛(wèi)星送到3600公里的地球同步軌道，需要大運(yùn)力的運(yùn)載火箭，這個技術(shù)全世界也沒幾個國家掌握，成本也非常高。
而且目前對于軌道資源爭奪也非常激烈，國際規(guī)則是“先到先得”，誰先申報(bào)就能優(yōu)先使用，特別是地球同步軌道資源爭奪非常白熱化，所以各個國家就把目標(biāo)放在低軌道衛(wèi)星上。
所以高度比較低的400-2000的近地軌道衛(wèi)星就變成了香餑餑。
通信的無線頻段
既然要搞低軌道衛(wèi)星通信，很顯然有一個繞不開的話題，你用啥無線電頻段進(jìn)行通信？
通信技術(shù)專家步日欣日總表示這個我熟！
衛(wèi)星通信頻段包括L，S，C，X，Ku，Ka，Q，V等各個波段。
L、S頻段主要用于衛(wèi)星移動通信；C、Ku頻段主要用于衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)通信，Ka頻段應(yīng)用開始大量出現(xiàn)。為了滿足日益增加的頻率軌道資源需求，衛(wèi)星通信領(lǐng)域正在布局Q/V等更高的頻段資源。
具體頻段范圍如下
從專業(yè)的通信角度看，衛(wèi)星通信基本原理其實(shí)和無線通信基本一致。
無線電波信號接收進(jìn)來，經(jīng)過濾波，放大，數(shù)據(jù)處理，然后再按遠(yuǎn)路返回。
無線電信號，經(jīng)過放大，再進(jìn)行處理，才能變成計(jì)算機(jī)能處理的離散0，1信號。
反過來也一樣，把離散信號0，1變成，連續(xù)的模擬信號。
這模擬信號和離散數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換原理，其實(shí)就是傅里葉變化的應(yīng)用，估計(jì)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和通信的老哥們，當(dāng)年看到傅里葉轉(zhuǎn)換公式頭都炸毛了。
反正我是看不懂，我只知道原理是萬物皆可拆分
在實(shí)際工作環(huán)境中，無論接受信號的靈敏度還是發(fā)射信號強(qiáng)度就變得非常重要。接受端接收到的無線電波需要通過LNA低噪放大器，把微弱的信號放大數(shù)倍。而發(fā)射端要求更高，需要把處理后的信號進(jìn)行放大，包括一級放大，二級放大，甚至三級放大，獲得足夠的射頻功率，才能饋送到天線上輻射出去。
那么問題來了，拿什么來做這一二三級的信號放大器？
早期的雷達(dá)上，用的是微波真空二極管也叫磁控管，這玩意兒也是微波爐的老祖宗。
到后面用行波管，速調(diào)管之類。當(dāng)然現(xiàn)在科技非常發(fā)達(dá)，采用的是固態(tài)源，也就是用半導(dǎo)體技術(shù)，來做放大器芯片，這東西簡稱就是PA，功率放大器。
上世紀(jì)50年代開始，美國的研究機(jī)構(gòu)就開始研究用化合物半導(dǎo)體材料來制造功率放大器，這個技術(shù)一直沿用至今。
現(xiàn)在無論民用，還是軍用大量使用GaAs（砷化鎵）這種材料來做功率放大器，少量也有InP，磷化銦。
對于6GHZ以內(nèi)的L，S，以及部分C頻段，砷化鎵足夠應(yīng)付，超過6G的頻段的X，Ku，Ka，頻段而言砷化鎵就不太好弄了。
因?yàn)樯榛壊牧弦灿芯窒扌?，材料所限它電壓上不去，因此沒法整太大功率，功率不夠就沒法整高頻頻段。
這么一看，似乎砷化鎵不太夠，于是現(xiàn)在出現(xiàn)采用寬禁帶也就是第三代半導(dǎo)體材料GaN（氮化鎵），甚至未來不排除用超寬禁帶也就是第四代半導(dǎo)體材料ALN氮化鋁，用這玩意來搞PA放大器。
但是氮化鎵簡直就貴得離譜，氮化鋁更加別提了。
目前氮化鎵基氮化鎵的外延片（GaN on GaN）真的貴得離譜，2英寸的都得上萬美金，這和氮化鎵目前沒有好的長晶技術(shù)有關(guān)系，這東西比碳化硅難整整十倍！
所以同質(zhì)外延不太行，就采用異質(zhì)外延技術(shù)的，讓所需的氮化鎵外延層長在其他材料上，比如半絕緣型的碳化硅基氮化鎵（GaN on SiC）大量在雷達(dá)，基站上使用，當(dāng)然這玩意兒也不便宜，一片外延片也要上萬人民幣。
對，天岳的半絕緣型碳化硅襯底，就是干這個的。
而導(dǎo)電型的碳化硅，是做SiC MOSFET的，那是干功率的，切記！
所以，要么上氮化鎵，要么想想辦法能不能再挖挖砷化鎵的潛力。
兩種材料相比之下，砷化鎵相對氮化鎵便宜很多，產(chǎn)量也很大，6英寸半絕緣型也就大幾百塊錢而已，氮化鎵貴且產(chǎn)能少。
于是有人琢磨能不能在結(jié)構(gòu)和工藝上突破一下？至少讓砷化鎵能滿足部分高頻段的要求。
從HBT到HEMT
這里開始就是專業(yè)知識科普了。
PA放大器領(lǐng)域，也有自己的特殊晶體管結(jié)構(gòu)以及工藝。
目前PA放大器包括三種結(jié)構(gòu)：HBT，叫異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管；此外就是HEMT，高遷移率晶體管，也叫贗調(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管（pMODFET），此外還有MESFET，金屬半導(dǎo)體勢壘接觸場效應(yīng)晶體管。
MESFET用的非常少，按下不表。主流就是HBT和HEMT。
相比之下，HEMT具有HBT的部分優(yōu)點(diǎn)，它不僅提高了器件閾值電壓的溫度穩(wěn)定性，而且也改善了器件的輸出伏安特性，使得器件具有更大的輸出電阻、更高的跨導(dǎo)、更大的電流處理能力以及更高的工作頻率、更低的噪聲等。
從實(shí)際應(yīng)用看，能用HBT的就用HBT，不行的再用HEMT。因此HBT占了大概60%，剩下的HEMT占40%
現(xiàn)在手機(jī)上大多是GaAs HBT的PA，HEMT多用在大型基站上。
早期的2G時代都是GaAs PA，到后面3G時代，高通與Skyworks推出Si制程MMPA , CMOS PA （LDMOS）, 主打高性價(jià)比策略，因此3G時代還有硅基PA方案，但是那玩意兒到3GHz后面頻段線性度就基本沒法看了，而且面積大，發(fā)熱大，因此4G（3.5GHz-3.9GHz），以及5G（6GHz-27GHz）時代后就基本淘汰了。
有人問HEMT性能這么好為什么不都用HEMT？
廢話，商業(yè)環(huán)境你得考慮成本！
因?yàn)镠BT和HEMT要用的外延技術(shù)不一樣，導(dǎo)致兩者成本上有較大差異。
HBT可以用MOCVD金屬有機(jī)源化學(xué)氣相沉積的設(shè)備來長所需的外延層，但是HEMT不行，得上MBE分子束外延設(shè)備。
MBE設(shè)備非常貴，而且外延層生長速度較慢，產(chǎn)能小，市場小，所以高成本的HEMT只能是配角。
但是如果從低軌衛(wèi)星所用PA的來看，HEMT是主角，但是在C，X波段上還能湊合一下，對于Ku波段而言（18GHz），HEMT也力不從心，更高的Ka（27GHz）波段就更別提了。
所以得開發(fā)更牛逼的玩意兒。
下一代PA：BiHEMT
目前有好幾個技術(shù)路線，都滿足低軌衛(wèi)星的對于PA的需求。當(dāng)然篇幅所限我講個實(shí)際的能用，技術(shù)上相對比較成熟，成本也可控的，那就是BiHEMT，異質(zhì)結(jié)高遷移率晶體管。
從名字上看這個BiHEMT，像HEMT的加強(qiáng)版，對，實(shí)際上就是HEMT的加強(qiáng)版。
圖片來自中科芯電
BiHEMT，實(shí)際上就是HBT和HEMT優(yōu)點(diǎn)結(jié)合產(chǎn)物。這個有點(diǎn)像BiCMOS，Bipolar（雙極型）和CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物）結(jié)合的產(chǎn)物。
BiHEMT經(jīng)由電路設(shè)計(jì)透過外延生長及制造將InGaP HBT線性功率放大器、AlGaAs pHEMT高頻開關(guān)、AlGaAs pHEMT邏輯控制電路、AlGaAs pHEM低噪聲的功率放大器、被動組件及內(nèi)部連接線路整合在單一砷化鎵芯片中。
這玩意兒可以完美符合低軌道衛(wèi)星的對于PA的需求，從8-27G，通通不在話下！
所以假設(shè)新一代“天地一體”衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，中國真要搞，還能搞成，這GaAs BiHEMT絕對是受益的。
國外的不算，國內(nèi)目前這東西除了軍工單位之外，杭州還有一家民用企業(yè)能整這玩意兒，在杭下沙，國內(nèi)領(lǐng)先的砷化鎵工藝工廠。
兩年前，我就和他們的人就這個BiHEMT深入探討過，如果我掌握的信息不是老黃歷，這個賽道沒有其他新進(jìn)入者的話，那么這就是A股唯一標(biāo)的。
你們?nèi)柖?，他真有可能不如我了解這玩意兒。
專家大佬面前，要保持謙虛，不能太裝逼
今天WBG被人虐菜，心情不好，因此半夜三更敲了3000多字，發(fā)泄心中不滿！
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