S频段高功率手机直连低轨卫星关键技术
电子技术应用
姚琦渊1，2，崔镇东1，3，卢立武1，朱雪田1，李勇朝2
1.中国星网网络创新研究院有限公司；2.西安电子科技大学；3.北京邮电大学
摘要： 针对手机直连低轨卫星上行瓶颈，设计S频段29 dBm高功率FDD手持终端。链路预算给出PA输出≥32 dBm、隔离≥63 dB、NF≤4 dB；提出以高功率PA、高隔离SAW双工器、1T2R天线为核心的前端，建立IMD2模型，完成多普勒补偿、PRACH分段检测及热、SAR设计。35 dBm无DPD实测ACLR优于-40 dBc，固定偏置效率34.3%～35.0%，40%为功耗约束导出的预算目标，后续结合偏置与电路拓扑优化改进，40 MHz隔离实测约60 dB，设计目标≥63 dB；16 dB检测概率0.98，传导功率29.1 dBm，灵敏度-96.38 dBm，结温79 ℃，验证了设计可行性。
中图分类号：TN927.21 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.268827
中文引用格式： 姚琦渊，崔镇东，卢立武，等. S频段高功率手机直连低轨卫星关键技术[J]. 电子技术应用，2026，52(10)：11-15.
英文引用格式： Yao Qiyuan，Cui Zhendong，Lu Liwu，et al. Key technologies of a high-power S-band handset for direct-to-cell LEO satellite communications[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(10)：11-15.
中文引用格式： 姚琦渊，崔镇东，卢立武，等. S频段高功率手机直连低轨卫星关键技术[J]. 电子技术应用，2026，52(10)：11-15.
英文引用格式： Yao Qiyuan，Cui Zhendong，Lu Liwu，et al. Key technologies of a high-power S-band handset for direct-to-cell LEO satellite communications[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(10)：11-15.
Key technologies of a high-power S-band handset for direct-to-cell LEO satellite communications
Yao Qiyuan1，2，Cui Zhendong1，3，Lu Liwu1，Zhu Xuetian1，Li Yongzhao2
1.China Satellite Network Innovation Co.，Ltd.， China；2.Xidian University， China；3.Beijing University of Posts and Telecommunications
Abstract： To address the uplink margin bottleneck of direct-to-cell LEO satellite communications, an S-band 29 dBm high-power FDD handheld terminal is designed. The link budget sets the constraints of PA output ≥32 dBm, isolation ≥63 dB and NF ≤4 dB. An RF front-end built around a PA, a high-isolation SAW duplexer and a zenith 1T2R antenna is proposed, together with an IMD2 isolation model, two-stage Doppler compensation, PRACH segment detection, and thermal and SAR designs. Without DPD, the measured ACLR at 35 dBm is better than -40 dBc; drain efficiency is 34.3%~35.0% under fixed bias and the 40% power-budget target is to be pursued via bias and circuit-topology optimization, while around 60 dB isolation is measured over a 40 MHz bandwidth against the ≥63 dB design target. A detection probability of 0.98 is reached at 16 dB, and the measured 29.1 dBm conducted power, -96.38 dBm sensitivity and 79 ℃ junction temperature together verify the feasibility of the proposed design.
Key words : non-terrestrial network；direct-to-cell satellite；high-power UE；RF front-end；transmit-receive isolation
引言
低地球轨道（Low Earth Orbit, LEO）卫星互联网是6G天地一体化网络的重要组成[1-3]。星地距离约600 km，S频段自由空间损耗在160 dB以上，常规手机23 dBm发射难以满足上行余量。3GPP Rel-17引入S频段n256[4]，Rel-19定义高功率用户设备（HPUE）PC2（26 dBm）和PC1.5（29 dBm）[5]，频分双工（FDD）HPUE标准（TR 38.796[6]）手持场景目前仅覆盖PC2。Starlink已启动直连手机部署[7]，但上行余量不足制约宽带服务，接收灵敏度、发射增益、方向性与终端功耗仍是瓶颈[8-9]。
Kiayani等[10]建模FDD发射泄漏二阶互调（IMD2）并提出动态抵消方法，但29 dBm下双工器隔离度定量设计尚不充分。29 dBm并非简单的3 dB提升：功放线性度与热耗散、双工器耐受与隔离、自干扰抑制、SAR合规相互耦合。本文参照TR 38.795[5] PC1.5等级（FDD手持29 dBm属前瞻性设计），推导链路预算并与26 dBm对比，提出以高功率放大器（PA）、高隔离声表面波（SAW）双工器、天顶向1T2R天线为核心的射频前端，建立IMD2隔离度模型，完成多普勒补偿、散热与SAR设计，并经样片实测与仿真验证。
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作者信息：
姚琦渊1，2，崔镇东1，3，卢立武1，朱雪田1，李勇朝2
（1.中国星网网络创新研究院有限公司，北京 100029；
2.西安电子科技大学，陕西 西安 710071；
3.北京邮电大学，北京 100876）
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