水蒸氣和氧氣都會使得射頻信號大幅度衰減，水蒸氣的吸收頻段是在22183和323GHz，氧氣的吸收頻段則在60和118GHz，在LEO衛星通信中，避開信號易衰減的頻段，就以輕松將信號傳遞到地面接收設備。但這個任務并不輕松，衛星通信系統需要克服一系列特殊的鏈路預算障礙。這些障礙包括多普勒頻移、大氣畸變、時延、極端溫度波動、大功率電平驅使放大器進入到非線性區域，以及太空環境極其惡劣的條件。因此無論是設計、制造還是部署，每一個階段都需要小心，才能確保衛星每次都能做到一次成功。隨著LEO衛星不斷升空，相關的關鍵技術也得到進步成長的機會。
激光通訊技術
在衛星數據落地過程中，由于無法不計成本在全球密布地面接收裝置，因此需要依靠衛星之間的通信，構筑數據傳輸鏈。相較于既有的射頻（RF）通信系統，激光通信設備不僅重量輕、體積小、容量大而且還有高速和信息安全（不易被攔截）等優勢。
激光通信技術可以大幅度提高LEO衛星的通信能力和整個網絡的容量，目前，業者主要布局在5000公里到10000公里傳輸距離的衛星間通信的項目研發。
軟件定義無線電，SDR（Software Defined Radio）
傳統的衛星客制化程度非常高，一旦進入軌道投入工作（工作時間5通常為5~20年），在任務需求有變動的時候就很難進行大幅度的調整。而采用SDR的衛星則能夠動態修改波束、容量、功率分配等參數。例如：波束重新配置，可為救災、應急燈遠程操作目的提供信號覆蓋，而不必等到衛星退役或者再發射新星的高成本方式進行調整。在烏克蘭戰場，星鏈系統就是透過這樣的技術抵抗住了俄軍大規模的干擾和數據攻擊。
Airbus計劃在2023年將SDR衛星送上軌道。OneWeb、Boeing、Amazon都有相應的產品計劃推出。業者希望，未來的衛星可以向智能型手機那樣，透過增加APP的方式來添加和調整衛星的任務，且能夠自主偵測和防御網絡安全威脅。
相位陣列天線技術
相位陣列天線技術同樣是信號傳遞的關鍵技術之一，這項技術將許多無線電發射/接收模塊放置在一個陣列中，使用電子方式控制波束以追蹤衛星，而不是機械地移動衛星的碟形天線。這項技術的優勢包括：轉向速度快，追蹤迅速、具有較長時間的可靠性和穩定性，維護需求少，還能同時生成多個光是實現多功能操作，使得在高速行駛的交通工具中實現寬頻數據傳輸成為可能。
Intellian、Thinkom、Kymeta、Hughes等公司正在與天線領域與衛星服務商展開合作，以實現更具性能和成本效益的天線系統，降低衛星寬頻應用的用戶成本。
衛星在軌測試技術
傳統的衛星測控與通信業務是獨立實施的。通常，采用X頻段支持商業衛星的測控，在開展通信業務時需要有一個X頻段測控站提供服務，在LEO大量在軌的今天，這種方式無論在運營成本或實時性方面都不是最佳的工作模式。
“低軌衛星通信星座的發展也在改變衛星的在軌測控與運行，新型低軌衛星集成了諸多的前沿技術，如通信基帶處理技術、數字波束形成(DBF)等，使得衛星在軌的可重配置能力大大增強，要求在有限的星地連接時間內，更自動、更靈活的進行在軌的測試、控制與數據傳輸。通用設備平臺將發揮其靈活、開放的優勢，助力衛星技術的迭代創新，并加速測控與在軌運行融合的探索。” NI亞太區商業航天負責人劉金龍說
NI將通用化儀器設備用于在軌射頻測試，與友商合作開發出測控數傳軟硬件一體化解決方案，同時實現桌面測試和在軌測試雙項測試目標。在無人值守站控平臺的支持下，測控數傳基帶能夠與測運控遠端平臺進行無縫的遙測、遙控數據交互、遠程對測控數傳基帶進行狀態監視和參數配置，為測控任務提供有效保障。
LEO應用對元器件提出了新的要求
對衛星來說，太空的射線輻射是其內部電子元器件的主要殺手，輻射產生的影響包括臨時故障、長期退化、災難性故障等。衛星設備適用的防御措施是使用經過輻射加固和測試的電子設備，它們經過專門的輻射性能和生存能力測試。
“如今，商業航天衛星市場（主要為低成本LEO衛星）快速擴張，現已成為市場發展的驅動力。大批量商業航天市場不能承擔成本較高、要求嚴格、耐輻射，并且符合航天標準的“傳統”芯片、組件和設備，并且通常也不需要。“ADI公司航空航天、防務和RF產品總經理 Yasmine King《商業航天衛星的新時代》一文中指出。
ADI認為：在衛星市場中，15至20年的抗輻射飛行任務的市場份額只占一小部分。如今新太空商業市場有著不同的結構——任務持續時間只有幾年，甚至幾個月，因此在太空輻射威脅相對較低的地方輻射加固水平的要求也更低。
今天的小型衛星需要創新的設計解決方案，減小尺寸、重量、功率和成本，但是僅使用COTS器件可能無法滿足許多新航天事業的保護、測試和可靠性需求。
ADI公司的商業航天產品彌合了低端COTS器件與傳統全航天級氣密QML V產品之間的差距。商業航天產品實現了可靠性與低成本之間的平衡，以達到可接受的風險水平。其他功能包括晶圓批次統一性和可追溯性、輻射監測器和強化測試，以及COTS商用級產品不支持的功能。
圖:根據可靠性要求ADI細分了商業航天產品的等級 圖片來源：ADI
ADI公司建立了兩個新的產品等級組合，商用航天低軌道衛星(CSL)和商用航天高軌道衛星(CSH)，分別應對不同的市場需求，主要解決在低輻射環境中運行的近地衛星和巨型衛星群，以及傳統地球同步軌道衛星不斷變化的成本壓力。
新太空時代需要新的方案
與發射到地球靜止軌道的傳統衛星相比，LEO低軌道衛星受到的大氣保護更多，受輻射程度更低。此外，低軌道衛星設計壽命較短。雖然 LEO低軌道衛星對電子組件的性能和質量保證要求與傳統衛星相近，但抗輻射能力要求較低。從歷史上看，航天用元器件一直被安裝在密封的陶瓷封裝內，以通過嚴格的 QML 或 ESCC 認證和生產流程測試，導致這些通常小批量生產的元器件成本相對較高，對成本敏感型的LEO衛星市場成長不利。
制造商們開始研發測試更有針對性的產品，以滿足商業航天衛星時代的設備制造需求。
ADI針對用戶終端的Ku和Ka頻段UDC
LEO衛星在不斷移動，因此，終端內上/下變頻器的頻率合成器必須實現快速鎖定以提供不間斷連接。頻率合成器用于輔助上變頻和下變頻。它們在賦能終端在運行期間連接和重新連接不同衛星方面發揮著至關重要的作用，因為從一顆衛星到另一顆衛星，空中頻率在工作頻段（即Ka和Ku頻段）內不斷變化。
衛星用戶終端對IC集成度提出了很高要求，ADI利用硅工藝技術的性能和集成能力來響應這一需求。這些解決方案需要非常高的IC集成度，以實現尺寸非常小的無線電終端，同時保持非常低的功耗，并嚴格遵守優化的無線電成本要求。
上/下變頻器(UDC)是用戶終端中的基礎產品，它們將調制解調器IF或基帶信息直接連接到Ku頻段或Ka頻段。這些UDC包含眾多RF和IF信號調理功能，例如濾波器、放大器、衰減器、PLLVCO和功率檢測。所有IC的設計都考慮到了用戶終端的信號鏈性能。ADMV4630/ADMV4640是Ku上下頻段UDC，支持衛星調制解調器的IF接口。
圖：高度集成的Ku頻段變頻器 圖片來源:ADI
Microchip推出面向LEO應用的耐輻射電源管理器件
2023年1月，在現有耐輻射產品組合的基礎上，Microchip宣布推出首款商用現貨（COTS）耐輻射電源器件MIC69303RT 3A低壓差（LDO）穩壓器。MIC69303RT是新型大電流、低電壓的電源管理解決方案，專為低地軌道和其他空間應用而設計。新推出的器件可提供塑料和密封陶瓷原型樣品，以滿足不同任務要求。
圖：Microchip MIC69303RT
MIC69303RT基于成熟的COTS器件，更易于進行初步評估和早期開發。該器件支持1.65至5.5V單一低電壓電源運行，在大電流下可提供低至0.5伏的輸出電壓，在極端條件下可提供高精度和500毫伏的超低壓差電壓。MIC69303RT是Microchip耐輻射宇航級單片機（如SAM71Q21RT）和PolarFire® FPGA（包括RTPF500TLS）的配套電源解決方案。
德州儀器數字隔離技術滿足LEO衛星的高抗輻射和抗干擾要求
以前，設計人員采用光耦合器和脈沖變壓器等隔離技術來隔離航天器應用中的信號和電源，不過，這些技術的局限性會給隔離式子系統帶來挑戰。對于光耦合器，這些限制包括較差的抗輻射性能、有限的電氣性能和每個封裝的通道數有限，同時脈沖變壓器的尺寸較大，可能難以用于設計。
從信號隔離的角度而言，ISOS141-SEP可提供600V的更高連續工作電壓、100Mbps的更快數據速率、低傳播延遲以及10.7ns和4ns（最大值）的通道間延遲，并提供100kV/μs的CMTI。該隔離性能可以提高各種航天器應用中的信號隔離，這些應用包括電源系統、電池管理系統(BMS)和通信有效載荷。
圖：航天器BMS中使用ISOS141-SEP數字隔離器隔離UART和GPIO信號。
采用塑料封裝的數字隔離器可以隔離多個航天應用（從電力系統到通信有效載荷）中的信號。這些隔離器有助于簡化設計，提供抗輻射功能并在單個封裝中提供多通道解決方案，同時與現有解決方案相比保持高隔離完整性。這些先進特性將對與地球通信的LEO衛星的發展發揮重要作用。
瑞薩電子推出商用的雙波束有源波束成形器IC產品
用于Ku波段衛星通信的F6121、用于Ka波段衛星通信的F6122、用于Ku波段雷達和視距通信的F6123
第二代F61xx雙波束成形器IC解決了設計人員從笨重的機械掃描天線過渡至重量更輕、外形更精簡的有源電子掃描陣列天線（AESA）時所面臨的散熱、集成與成本挑戰。新產品降低了功耗，增加了片上波束狀態存儲器，可實現雙波束操作（亦可配置為單波束，可節省40%的功耗），并大幅提升RF性能。
相較同類產品在功耗、噪聲系數、尺寸緊湊程度和易于集成等方面具有優勢，可廣泛用于航空通信（IFC），海事、移動衛星通信和低地球軌道（LEO）地面終端領域。F61xx Rx產品是率先商用的具有雙波束功能的產品，可以在整個Ku和Ka衛星通信波段上進行“先接后斷”無縫切換或同時進行多衛星、多軌道操作。
意法半導體發布經濟型抗輻射加固芯片，面向新太空”衛星應用
意法半導體的新型 LEO 抗輻射加固塑料封裝元器件可以直接用于新太空航天器，在產品認證和制程方面進行了產品優化，具有規模經濟效益。新產品不需要用戶進行額外的認證或篩選測試，消除了巨大成本和風險。
ST的新系列抗輻射加固功率、模擬和邏輯芯片采用低成本塑料封裝，為衛星電子電路提供重要功能。意法半導體剛剛發布了該系列的首批九款產品，包括LEO3910 2A 可調低壓差穩壓器、LEOAD128 8 通道、1Msps 12 位模數轉換器 (ADC)、LEOLVDSRD 400Mbps LVDS 驅動器接收器、LEOAC00四路 2 輸入與非門、LEOAC14施密特觸發器輸入十六進制反相器、LEOA244三態輸出八進制總線緩沖器、LEOAC74 雙通道D 型觸發器、LEOAC08四通道 2 輸入與門和LEOAC32四通道 2 輸入或門。
這些產品用于整個衛星系統，例如，發電配電、星載計算機、衛星遙感跟蹤器、收發器等衛星系統。意法半導體今后幾個月繼續發布新品，擴大該系列，增加更多功能，以進一步擴大設計師的選擇范圍。
Teledyne e2v外設豐富的四核ARM®Cortex®-A72宇航處理器
2022年10月18日Teledyne e2v宣布交付其先進的宇航認證的四核Cortex-A72邊緣處理平臺的飛行正片（FM）——LS1046-Space。對于計算密集型的太空應用，包括高吞吐量衛星、數據壓縮以及人工智能和成像，該處理器的性能比現有的方案高出30倍。這款產品是對Teledyne e2v的產品系列的重要補充，可支持大量新的宇航應用。
圖：Teledyne e2v的LS1046-Space處理器
LS1046 Space適合在要求最苛刻的太空環境中運行，其工作溫度范圍從-55到125℃。它可耐受100 krad的總電離劑量。此外，對單粒子栓鎖（SEL）和單粒子翻轉（SEU）的免疫性能正在驗證中。該產品通過了最高NASA 1的認證處理器。它特別適合用于功率受限卻需要先進的數據路徑設計并訪問多個集成外設的立方體衛星和微小衛星平臺。
通過使用LS1046-Space，客戶可以實現目前市面上性能最高的宇航級邊緣計算平臺。憑借其先進的處理能力、強大的功能以及在太空系統中的易用性和易實現性，它將是人工智能和機器學習（AI和ML）的重要推動力。它特別適合用于未來的近地軌道（LEO）的任務。"
ADI公司和Keysight Technologies聯手 共推相控陣技術加速部署
2022年10月17日，ADI公司和Keysight 宣布合作共同加速相控陣技術的推廣與部署。相控陣技術能夠簡化與創建衛星通信、雷達和相控陣系統相關的開發工作，是實現無處不在的連接和泛在檢測的關鍵。
ADI公司的相控陣平臺系列提供了一套完整解決方案，可以利用Keysight的相控陣測試解決方案進行測試和校準，從而幫助客戶加快波束成形解決方案的開發速度。此次合作整合了雙方生態系統的整體實力，旨在打造集設計、測試和校準的全方位解決方案。其中的相控陣天線亦是推動實現新一代無線通信應用以及信號智能和地球觀測應用的關鍵。
是德科技與高通公司合作加速5G NTN通信助力偏遠地區寬帶網絡連接
是德科技提供先進的設計和驗證解決方案，旨在加速創新，創造一個安全互聯的世界。
此次端到端5G NTN連接在高通公司的圣地亞哥實驗室中通過構建低軌衛星(LEO)模型，將是德科技的5G基站和航空航天仿真解決方案與高通公司的5G移動測試平臺(MTP)相連接而完成。高通公司的MTP智能手機參考設計測試平臺，可用于實現和驗證高通公司研究實驗室中最先進的功能特性。此次合作能夠助力終端設備制造商加速3GPP Release 17 (Rel-17)的研發設計。
是德科技的高性能仿真解決方案，可以對衛星以7500km/s的速度運行于750km高度的場景進行多普勒頻移和時延補償。航空航天行業使用是德科技以軟件為中心的設計和驗證解決方案發射了數千顆衛星，這些衛星用于航空、海事和關鍵任務通信以及環境監測。
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