高管访谈:Rob Russell, Vicor卫星业务部副总裁

Q1:低轨和低轨卫星oem和服务提供商的市场驱动力是什么?

答:低地球轨道(LEO)和中地球轨道(MEO)通信星座卫星的主要驱动因素是对互联网带宽的不断增长的需求。这种预期的带宽增长是由几个宏观趋势驱动的，比如向云计算的转变、物联网连接、人工智能的增长，以及对流媒体服务不断增长的需求。增加卫星带宽将对总体带宽需求产生乘数效应，因为它能够到达目前地面提供商服务不足的市场。这些LEO和MEO星座将提供实现完整全球连接所需的通信骨干。

问题2:这些卫星的开发人员面临的一般挑战是什么?

在较低轨道上部署数百甚至数千颗卫星给系统架构师和开发人员带来了一些重大挑战。与地球静止卫星和深空卫星相比，卫星的成本(包括发射成本)必须至少降低一个数量级，才能使这种解决方案在经济上可行。同时，需要最大限度地提高每颗卫星的吞吐能力，以满足日益增长的带宽需求。考虑到联邦通信委员会和其他政府机构限制可以发射的卫星数量这一事实，优化每颗卫星的吞吐量就更加重要了。

此外，低轨道卫星的典型预期寿命为3至7年，因此开发周期时间需要从历史速度减少2倍或3倍，以跟上更换的步伐。这使得在当今蓬勃发展的卫星市场上，供应商更快的上市时间对原始设备制造商来说更加重要。

问题3:他们面临的权力挑战是什么?

在提高吞吐量的同时，缩小卫星的尺寸和成本的双重要求促使卫星开发商实施他们能找到的最先进的通信技术。这项工作的关键要素之一是使用先进的通信处理器。反过来，这些处理器需要先进的电源解决方案，能够非常低(低于1 V)的电压和超过130 A的电流。这些解决方案还必须非常功率密集，最大限度地减少电路板空间和重量，同时为任务保持适当程度的辐射容忍度。

传统的空间电源解决方案通常能够在更大的占地面积上提供这些应用所需的一小部分电流，迫使卫星开发人员寻找创新的方法来解决问题。除了技术挑战之外，这些大型星座中的一个可能需要数万个电源转换器，这比传统空间基础设施历史上能够支持的要高几个数量级。

Q4: Vicor利用了哪些独特的功能来应对这些挑战?你们使用什么电源架构和半导体平台，为什么?

Vicor在耐辐射产品中使用其经过验证的Factorized Power Architecture (FPA™)。FPA提供可靠的架构，为处理器电源提供低电压/大电流解决方案。Vicor FPA解决方案已经发展了超过15年，并部署在高性能计算应用，航空航天和国防应用，以及最近的人工智能应用中。

为了实现并保持我们的全球技术领先地位，我们长期设计自己的控制芯片，以充分利用我们独特的拓扑结构和封装。对于其他半导体组件，我们与业内顶级供应商合作，并使用任何允许我们从模块中获得最佳性能的组件。我们对我们的耐辐射产品保持相同的方法，这使我们能够在竞争中实现至少3到4倍的密度改进。

Q5:你们如何确保低噪声电压转换以保证声音电源的完整性?

我们FPA组件的一个关键属性是，与其他解决方案相比，它们产生的噪声很小，需要的滤波也少得多。FPA将调节功能与电压转换功能分离开来，使我们能够将极低噪声的VTM模块尽可能靠近信号完整性至关重要的负载(https://www.vicorpower.com/resource-library/articles/high-efficiency-dc-dcs-for-newspace-applications）.

问6:你们如何确定Vicor部件的辐射耐受水平?

辐射容忍度是一个宽松的术语，适用于新空间卫星应该在低空和低空高度具有足够的辐射容忍度，而不是通常用于GEO和更深空间任务的“辐射硬化”设备。需求似乎是特定于应用程序的，并且在某种程度上是可以协商的。Vicor产品设计和测试的总电离剂量(TID)为50克拉，单事件效应(SEE)等级为35 MeV*cm²/毫克。此外，我们的部件不受单事件功能中断(SEFI)的影响。我们通过在每个模块中使用冗余动力系统和专有控制电路来实现SEFI抗扰性。

Q7:你们还使用哪些其他环境条件来测试这些产品的坚固性和可靠性?

我们做了同样的MIL-STD-810测试，我们为我们强大的MIL-COTS转换器做了同样的测试，比如冲击、振动和温度循环。对于空间应用来说，这可能有点过分，但这是我们标准认证过程中不可或缺的一部分，以确保我们拥有最强大的设计。

Q8:在接下来的几年中，您预计这些产品将会增加哪些增强功能?

我们已经在努力提高当前一代产品的效率和抗辐射能力。我们的FPA模块具有固有的灵活性，针对不同的母线和负载电压开发我们的部件变体相对容易。除了目前的解决方案(将标准的100 V卫星总线转换为0.8 V/150 a和3.3 V/50 a处理器电压)之外，我希望我们将开发类似的28 V处理器负载解决方案，以及采用卫星总线并创建隔离，调节28,15或12 V总线的解决方案，以为其他类型的下游负载供电。