Trước đây, tốc độ truyền dữ liệu không dây cao hơn được đạt được thông qua các chương trình điều chế ngày càng phức tạp, bao gồm nhiều dữ liệu bit hơn trong cùng một đoạn phổ.Giải pháp này hiện đã đạt đến giới hạn ứng dụng thực tế của nó, vì vậy trong tương lai, cho dù nó được thiết kế cho các ứng dụng thông lượng 5G thương mại hoặc các liên kết quân sự công suất cao, nó sẽ dựa trên băng thông rộng hơn thay vì điều chế dày đặc hơn.Sự thay đổi công nghệ này đã buộc các nhà thiết kế phải chuyển sang quang phổ sóng milimet (mmWave), có thể đạt được nhiều chức năng mới thông qua các nguồn phổ phong phú, nhưng cũng mang lại một loạt các thách thức thiết kế hoàn toàn khác nhau.
Hệ thống truyền thông 5G đang được hưởng lợi từ nhiều năm nghiên cứu ban đầu được thực hiện bởi các doanh nghiệp quốc phòng.công nghệ ăng-ten phased array có nguồn gốc từ lĩnh vực quốc phòng có thể đạt được quét chùm và theo dõi đồng bộ đa mục tiêu, và hiện được áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng 5G để đồng thời truyền nhiều luồng dữ liệu cho nhiều người dùng.Các hệ thống thương mại đang ngày càng hoạt động trong các băng tần như 28 GHz và 39 GHz để có được băng thông cần thiết cho các liên kết đa gigabit.
Analog Devices, Inc. and other companies utilize their accumulated millimeter wave expertise in defense industry applications to provide standard components that meet both defense performance requirements and commercial infrastructure manufacturing needsCông nghệ gắn bề mặt IC tần số cao tiên tiến góp phần triển khai quy mô lớn công nghệ 5G.
Cả 5G và ngành công nghiệp quốc phòng đều dựa vào phần cứng tần số cao tiên tiến.trong khi các ứng dụng quân sự như chiến tranh điện tử (EW) đòi hỏi băng thông hoạt động rộng hơn để đảm bảo khả năng cảm biến phổMặc dù có những khác biệt này, sự phát triển của băng thông điều chế rộng trong lĩnh vực 5G đã thúc đẩy một lợi ích cộng sinh ở cấp sản xuất.
Việc tích hợp công nghệ sóng milimet trong các lĩnh vực này đã đạt được quy mô sản xuất cần thiết cho việc triển khai thương mại.Sự hợp nhất này làm giảm đáng kể chi phí liên quan đến việc dựa vào các quy trình lắp ráp "chip và dây" lô nhỏ đắt tiền để sản xuất các sản phẩm ứng dụng quân sự.
Thang đo này dựa trên các IC tần số vô tuyến tích hợp cao (RFID), các mô-đun mảng phân đoạn và các giải pháp kiểm tra dễ sử dụng.những giải pháp này ngày càng được cung cấp cho các công ty thiết kế nhỏ, trong quá khứ thiếu ngân sách hoặc khả năng chuyên môn của các nhà thầu quốc phòng lớn.
Sự thúc đẩy lẫn nhau này cũng tạo thành một cơ sở hạ tầng thử nghiệm chung.Việc áp dụng rộng rãi 5G đã thúc đẩy sự phát triển các giải pháp thử nghiệm OTA sẵn có giá cả phải chăng, mà các công ty quốc phòng có thể sử dụng để nhanh chóng giải quyết các thách thức phát triển sản phẩm mà không cần đầu tư tài chính đáng kể.Sự phổ biến của các khối xây dựng được xác nhận và trực tiếp triển khai cho phép các công ty thiết kế của tất cả các kích thước sử dụng sóng milimet như một hệ thống con dễ quản lý, giúp dễ dàng chuyển đổi các ứng dụng sóng milimet hứa hẹn từ sơ đồ sơ đồ thành phần cứng có thể triển khai.
Đổi mới tần số
Trong nhiều thập kỷ, đổi mới công nghệ không dây đã sử dụng hai phương pháp khác nhau về cơ bản: mã hóa nhiều thông tin hơn vào mỗi trạng thái tín hiệu khác nhau (biểu tượng),hoặc mở rộng không gian quang phổ được sử dụng để truyền thông tin.
Các chương trình điều chế đơn giản hơn ưu tiên độ mạnh mẽ và tính toàn vẹn tín hiệu, trong khi các chương trình phức tạp hơn cải thiện thông lượng dữ liệu bằng cách truyền nhiều bit hơn cho mỗi biểu tượng.Phương pháp điều chế cơ bản sử dụng một lượng nhỏ thông tin (chẳng hạn như một bit duy nhất) để đại diện cho mỗi biểu tượngCác nhà thiết kế có thể cải thiện hiệu suất hệ thống bằng cách sử dụng các chương trình điều chế phức tạp hơn như QAM để mã hóa nhiều thông tin hơn cho mỗi ký hiệu,hoặc bằng cách truy cập các kênh phổ rộng hơn trong dải sóng milimet tần số cao hơn.
Phương thức điều chỉnh xác định cách dữ liệu được đóng gói trên một máy mang, trong khi các bộ khuếch đại công suất (PA) đảm bảo rằng các bit dữ liệu đạt đến đích dự định.các bộ khuếch đại công suất ưu tiên hiệu quả và tính tuyến tính trong các băng tần được chỉ định để hỗ trợ các mảng pha công suất caoTuy nhiên, trong các hệ thống quân sự, một phạm vi tần số rộng hơn và sức mạnh cao hơn thường được theo đuổi để cải thiện độ rõ ràng của radar, khả năng liên lạc vệ tinh và khả năng sử dụng.
Ngay cả với sự tiến bộ của công nghệ điều chế, vẫn còn một giới hạn cơ bản đối với lượng dữ liệu được đẩy qua các băng tần vận chuyển cụ thể (FC).Một nguyên tắc quan trọng là thông lượng dữ liệu liên quan trực tiếp đến chiều rộng kênh, đó là băng thông của tín hiệu điều chỉnh (FBW). Để đạt được tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, cần một kênh tần số mang rộng hơn,giống như chuyển từ một xa lộ một làn đường đông đúc sang một xa lộ mười làn đường (Hình 1).