现代通讯范畴中，beam-forming技能有着十分广泛的运用。在5G通讯、相控阵雷达、卫星通讯等方面也越来越遭到工程师们的注重。
波束成形（beamforming or spatial filtering）是传感器阵列中用于定向信号传输或接纳的信号处理技能。这是经过将天线阵列中的元件以特定视点的信号阅历相长干与而其他阅历相消干与来完成的。波束成形在发送端和接纳端都能够运用，以完成空间选择性。工程师运用波束成形技能现已有适当久的前史，比方运用波束来补偿信道衰减的卫星通讯。卫星和地上接纳天线的间隔十分远，信道衰减十分大，所以卫星信号抵达地上时能量现已十分小，乃至比热噪声还要低。因而，咱们需求想方设法进步接纳卫星信号能量。当卫星的信号向空间全方向辐射时，绝大多数能量并没有被地上天线接纳到，而是被糟蹋了。为防止这种糟蹋，咱们在接纳和发射卫星信号时都会运用波束成形。这样，发射的电磁波信号都会集在一个方向上，只需接纳天线能对准这个方向，就能够大大进步接纳的卫星信号能量。
相控阵天线的beamforming技能（如图1描绘），咱们能够线性或二维地对N个天线阵列进行波束赋形装备，并以电子的方法，智能地操控阵列中每个独自天线的起伏和相位鼓励，以发生指向所需方向的波束。在物理结构固定不变的情况下，相控阵天线能够快速无惯性的进行波束成形和波束扫描。
图1
针对卫星通讯范畴的相控阵体系，技能型授权分销商Excelpoint世健公司的工程师Rain Cai向咱们介绍了一款世健署理的ADI公司的相控阵beam-forming集成化芯片，可认为广阔卫星通讯客户供给新一代的体系化处理计划（如图2）。该体系计划包括天线前端的多通道幅相操控集成套片ADAR1000、上线变频混频器LTC5548/LTC5549、本振PLLVCO集成芯片ADF5356/ADF5610、低频2T/2R 收发集成套片ADRV9009。比较传统的超外差方法，节约数十颗芯片就能完成对整个收发体系的研制规划，大大缩小了整个通讯体系的体积和功耗。
图2
下面，Rain要点介绍相控阵前端的有源天线幅相操控计划ADAR1000。ADAR1000是一款适用于相控阵的 4 通道 X 和 Ku 频段波束构成芯片。该器材在接纳和发射形式之间以半双工状况作业。在接纳形式下，输入信号经过四个接纳通道后在公共 RF_IO 引脚上组合在一起。在发射形式下，RF_IO 输入信号拆分后经过四个发射通道。在这两种形式下，ADAR1000 在射频 (RF) 途径中都供给 ≥31 dB 的增益调整规模和完好 360° 相位调整规模，分辨率优于 6 位（别离低于 ≤0.5 dB 和 2.8°）。而且支撑存储最多126个波束的各通道增益相位信息，支撑相控阵雷达和通讯体系的规划人员运用电调扫描的方法来代替本来巨大的机械转向天线渠道。ADAR1000每一路通道都集成有低噪放（或功率放大器）、移相器、可变增益放大器。4通道ADAR1000有源天线波束成形芯片可代替天线相位增益调理和数字操控所需的12个分立元件，明显的简化了监控、卫星通讯所用的相控阵雷达体系尺度、分量及功耗。尤其是运用ADAR1000在平面阵列中，使得安装于不同渠道的平面阵雷达具有极强的竞争力。
ADAR1000原理框图如下图3所示。除中心的4T/4R起伏相控操控以外，ADAR1000集成套片还包括温度检测、功率检测功用，而且为或许需求外挂的大功率功放管以及LNA供给bias供电电压，这将进一步削减工程师在PCB规划时的电源操控难度以及PCB尺度。
图3
最终，Rain介绍了一个详细事例：世健公司的某最终用户期望减小30%相控阵天线全体分量，针对这一需求，世健向其引荐了ADAR1000集成芯片，成功处理了规划难题。运用4通道的ADAR1000替换掉原有的分立元器材计划，将体系尺度和分量减小30%以上。使得整套卫星体系能够更为快捷的搭载船只、飞机等大型交通运输工具。下图4为该客户实测ADAR1000的VSWR、phase error、Gain随频率改变曲线：
图4
从测验成果能够看出，虽然ADAR1000在7X7mm的封装尺度内对曾经的12颗分立元件进行集成和代替，但功能并没有跟着高集成度而下降。客户对全体功能和本钱都十分满足。并提出未来8通道、16通道的集成化芯片预期。
ADAR1000在相控阵天线前端的beam-forming规划中有着十分杰出的功能，使得这一类型的集成化套片在大型相控阵雷达以及卫星通讯运用中成为干流计划。为此，能够预见到，在不久的未来，更多通道、更高频率以及带宽的多功用集成套片将会推向市场，多个单元的天线阵列尺度、功耗将进一步减小。
