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  一、射频收发芯片及高速高精度 ADC/DAC 行业概况

  射频收发芯片包含专用窄带射频收发芯片和软件定义的宽带高性能射频收发芯片，可实现射频信号的频谱搬移、信号调理、可选频带滤波和数模转换等功能；ADC/DAC 是一种数据转换器，包括数模转换器及模数转换器，用于模拟信号及数字信号间的转换。

  随着电子技术的迅猛发展以及大规模集成电路的广泛应用，射频收发芯片和数据转换器得到了广泛的应用。根据 Databeans 数据显示，2020 年全球射频收发 和数据转换器市场规模约为 34 亿美元，与 2019 年相比保持稳定水平。其中，高速数据转换器被广泛应用于雷达、通信、电子对抗、测控、医疗、仪器仪表、高性能控制器以及数字通信系统等领域。

  超高速射频收发芯片和数据转换芯片是软 件无线电、电子战、雷达等需要高宽带和高采样率应用的核心器件，在国防、航 天等领域，数据转换器直接决定了雷达系统的精度和距离。在民用领域，高速高 精度 ADC/DAC 芯片也可以满足 4G、5G 的高带宽性能需求。因此，高性能射频 收发芯片和数据转换器在现在信息化高科技产品中有着重要的作用，随着信息化 产业在各行各业的渗透，其应用领域也得到不断的拓展。

  二、射频收发芯片及高速高精度 ADC/DAC 的应用领域分析

  射频收发芯片及高速高精度 ADC/DAC 的下游应用主要包括雷达、卫星互联网、无线通信等领域。

  1、雷达领域

  雷达技术源于 20世纪 20 至 30 年代，利用电磁波对目标进行测向和定位， 发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，经过处理来获取目标的距离、方位和高度等信息。雷达具有发现目标远、测定目标坐标速度快、能全天时、全天候使 用等特点，可用于探测飞机、卫星、舰艇以及山川、地形等多种目标，因此在警戒、侦察、敌我识别等方面获得了广泛应用。

  以雷达信号处理形式分类可分为模拟相控阵雷达和数字相控阵雷达系统，传统的模拟相控阵雷达采用移相器和功率合成网络进行射频雷达信号合成处理，缺乏多波束工作能力；而新型的数字相控阵雷达则在数字域进行相位合成，可实现大量波束同时处理与分发的能力。

  数字阵列雷达是根据波束形成机理、接收和发射波束均以数字方式形成的全 数字化阵列天线雷达，区别于传统的模拟相控阵雷达，其核心是为每个相控阵通 道单元或模块配备等量的射频直采 ADC/DAC，以实现海量多波束空间合成，具 有波束的快速扫描、空间定向与空域滤波、空间功率合成能力等优点。

  目前外军最先进的机载、舰载、车载平台均已配备全数字相控阵雷达系统，可实现多目标 实施探测和跟踪，甚至可根据任务规划实现多目标多点侦查、干扰、探测、通信 一体化实现。如装备美军最新全电驱逐舰的 SPY-6 全功能数字相控阵雷达、装备 F-35 战机的 AN/AGP-81 全功能数字相控阵雷达、装备萨德陆基反导 系统的 AN/TPY-2 中频数字相控阵雷达等装备就具备上述“侦干探通”一 体化工作能力。

  舰载数字相控阵雷达多目标多点侦干探通一体化工作示意图

  机载数字相控阵雷达多目标多点侦干探通一体化工作示意图

  车载中频数字相控阵雷达多目标多点探测跟踪一体化工作示意图

  在上述数字相控阵雷达中，其核心的数字化需要大量的高性能 ADC/DAC 工 作于单元级或模块级射频组件后，用于将雷达收发变频后的模拟中频信号转换为 数字信号以实现高精度的数字域波束合成和处理解算，可根据雷达瞬时带宽的需求选择 ADC/DAC 的带宽和采样率。

  通常雷达的瞬时带宽可高达数 GHz，且所需处理信号的动态范围高达 60dB 以上，因此对 ADC/DAC 的带宽和位数均提出 了非常高的要求。此类高性能 ADC/DAC 受限于瓦森纳协议管控，其国内市场需 求强烈但长期得不到很好的满足。

  在数字相控阵雷达领域，高性能 ADC/DAC 芯片产品具备高达 3GSPS(ADC、、12GSPS(DAC、采样率和14 位分辨率，为数字相控阵雷达系统核心性能指标如探测距离、速度分辨力等提供带宽和动态性能支撑，同时高速高精度 ADC/DAC 采用的芯片架构还具备多通道采样同步、数字上下变频、 数字捷变跳频、超高速 Serdes 接口等功能，极大方便了数字相控阵雷达通道间 同步、波形生成、频率捷变、数据吞吐等功能。

  2、卫星互联网

  卫星互联网是继有线互联、无线互联之后的第三代互联网基础设施革命，依托低轨卫星星座项目，直接影响国家安全战略，建设意义重大。

  卫星通信是卫星 互联网建设的基础，将主导下一代通信技术。低轨通信卫星覆盖广、容量大、延 时低，与高轨通信优势互补。卫星互联网促进多产业发展、战略意义重大。

  目前， 低轨卫星轨道资源有限，国际卫星发射加速将促进中国加快进行卫星互联网建设。 卫星互联网产业可以分为组网、应用两个阶段。组网市场包括：卫星制造、 发射、联网、维护等相关业务，是卫星互联网重要的前端市场，也将在未来若干 年硬件快速投入的情形下率先迎来快速成长阶段。依据美国卫星工业协会(SIA、 的数据显示，2018 年全球卫星产业总收入为 2,774 亿美元，其中卫星制造为 195 亿美元，增速已升至 28%。卫星互联网应用包括广播电视卫星传输、位置信息服 务以及遥感服务，其中卫星广播电视服务占据规模最大且保持稳定的增长态势。 此外，北斗卫星系统的部署提高了定位精准度和定位质量，促进卫星导航和遥感 应用行业的蓬勃发展。 低轨互联网卫星需大量采用宽带高通量通信技术的解决方案，以提升服务带 宽并降低重量功耗，现实一箭多星发射的目标。其对地宽带互联网通信方案往往以中频数字相控阵方案进行同时多点多波束的聚焦式跟踪服务，以实现最大限度 地利用卫星有限的太阳能量获得尽可能多的并发用户服务能力。考虑到卫星的轻量化部署，需要全集成的信号处理方案，通过为每个中频数字相控阵通道或模块 串联大带宽的全集成射频收发芯片，可实现灵活多波束的指向跟踪宽带通信服务 能力。

  在低轨卫星互联网领域，高性能宽带射频收发芯片可单芯片实现 GHz 量级的瞬时带宽收发变频，集成上下混频、可变增益单元、双通道或四通道收发、支持片外同步的小数频综、数字变频、数字滤波、高速 Serdes 数据 接口等功能模块，可极大简化卫星互联网中射频系统的复杂度，有效解决卫星轻量化高集成与高性能之间的矛盾。此外，在低轨卫星互联网地面终端领域，低功耗全集成射频收发芯片亦可满足地面卫星互联网终端设备中对全集 成单片式射频收发芯片的应用需求。

  3、无线通信系统

  无线通信系统可根据用户应用需求，进行定制化的研制与网络拓扑设计，最 终实现所需的无线通信功能，按网络拓扑结构可分为有基站集中式无线通信网络 与无基站的点对多点通信网络，按应用特性可分为通信终端、电台、数据链等系 统类型。随着通信技术的发展和信息化数字化作战的演进，为了实现综合战力和 通信保障能力的提升，需将不同的无线通信系统和制式进行融合，在单个通信设备中实现多模、多频的无线电收发传输处理能力。如美军联合通信战术终端 (JTRS、就在单个终端中实现了自组网、战术互联网、数据链、卫星通信等功 能，并可进行模块化扩展，以兼容更多的通信体制与互联需求。

  这些无线通信系统均需对射频信号进行变频、信号调理、模数转换和信号处 理，而传统的无线通信系统仅针对单个频点和制式进行研制，无法应对多模多频 且面向未来可扩展的无线通信需求。

  为解决该问题，最新的多模多频无线通信系统均采用了软件无线电架构进行设计，其特点为单个通信链路可支持多个频点、 多种带宽、多调制模式、多线性度和抗干扰能力的性能要求，所有射频信道链路 甚至信号处理单元均可通过软件灵活配置，其核心为软件定义可重构的射频收发 芯片和信号处理芯片。在无线通信系统领域，软件无线电射频收发芯片可实现70MHz~6GHz 频率覆盖范围、200kHz~250MHz 瞬时带宽覆盖范围，且具备灵活可配置的滤波器、增益调节器、高速跳频能力，可为该类多模多频无线通信系统解决射频链路的信号调理软件可编程的敏捷配置能力。