PCB 기술 - 60GHz 무선 기술의 특징

무선 인터넷의 응용이 갈수록 광범위해지고 있다.이러한 추세는 소비자 가전제품에서 뚜렷하게 나타난다. 지난 10년 동안 이동전화와 태블릿PC 시장은 각종 무선 표준의 채택을 신속하게 추진했다.이 지역의 Wi-Fi 핫스팟 수는 1억 7500만 명을 넘어섰으며 2018년에는 3억 3000만 명에 이를 것으로 예상된다.블루투스 지원 제품 총수도 증가해 2014년부터 2018년까지 블루투스를 지원하는 오디오 기기 수가 400% 증가했다.대부분의 무선 기술은 동일한 2.4GHz 및 5GHz 대역을 사용하며, 이 두 대역은 점점 더 혼잡해지고 있습니다.2015년의 스마트폰 구독량은 34억으로 추정되며, 각 항목은 더 많은 데이터 수요를 의미하며, 휴대폰 네트워크와 라이선스 주파수 대역의 자원을 끊임없이 극한으로 끌어올린다.

최근 몇 년 동안 기존 주파수 대역이 직면한 자원 제한을 해결하고 기존 무선 솔루션의 제한을 타파할 수 있는 새로운 솔루션이 등장했다.밀리미터파 (30기가헤르츠-300기가헤르츠) 대역에서는 60기가헤르츠가 잠재력으로 두각을 나타냈다.이 주파수 대역은 많은 분야에서 권한이 없기 때문에 많은 응용에서 매우 편리하다.이것은 이미 혼잡한 2.4GHz 및 5GHz 대역에서 많은 대역폭을 제공하는 새로운 통합 기가비트 트랜시버의 출현에 가능성을 열어줍니다.

많은 애플리케이션이 60GHz 기술의 이점을 누리고 있습니다.데이터 전송 분야에서 60GHz 기술은 기존 Wi-Fi 애플리케이션을 대체하여 기존 802.11ac[4] 표준보다 5배 빠른 4.6Gbps의 데이터 전송 속도를 구현하는 데 사용되고 있습니다.WirelessHD？표준은 소비자 전자 기기 간에 비디오 스트리밍을 허용합니다.제조업체는 이미 노트북, 스마트폰, 디지털 TV, 비디오 프로젝터 및 가상 현실 헤드셋에 WirelessHD 지원을 추가하고 있으며 Wireless HD는 모바일 앱, 홈 시어터 및 기타 컴퓨팅 장치에 사용될 것으로 예상됩니다.다른 분야에서도 60GHz 데이터 전송 애플리케이션에 의존해 건물 간에 빠르고 쉽게 상호 연결을 구축하고 가볍고 안정적인 장치에 무선 커넥터를 제공하는 사옥과 캠퍼스의 무선 회귀 애플리케이션을 포함한 60GHz 기술 개발이 시작됐다.그러나 더 높은 무선 폭과 고속 HD 비디오 전송에 대한 수요는 소비자 전자 제품에 국한되지 않습니다.산업도 밀리미터파 기술에서 혜택을 볼 수 있다.이 글은 독자들에게 60GHz 기술의 개요를 제공하였는데 이는 기존의 소비전자응용을 포괄하였을뿐만아니라 밀리메터파기술이 많은 부동한 공업분야에서의 잠재적응용도 모색하였다.

60GHz 무선 기술 요약

미국 연방통신위원회를 포함한 규제 당국은 각 산업에 면제 등급을 지정했다.60GHz 대역은 대역폭이 7GHz(5)를 초과합니다.5GHz 대역폭에 비해 20배 이상의 대역폭 자원을 제공합니다.

60GHz 대역은 광범위한 스펙트럼 범위를 가지고 있으며 기가바이트급 네트워크 용량을 제공하고 몇 가지 중요한 전파 및 감쇠 특성을 가지고 있어 새로운 고성능 무선 솔루션의 혜택을 받을 수 있다.

2.4GHz 및 5GHz 대역은 중거리 전송에 적합하며 Wi-Fi와 같은 로컬 네트워크 아키텍처에 이상적입니다.60GHz 대역은 상대적으로 짧은 신호 전파 거리를 가지고 있으며 공기와 고체 구조를 통과할 때 감쇠되어 단거리 응용에 이상적이다.60GHz 대역의 이점을 최대한 활용하기 위해서는 위상 배열 안테나, 고정향 빔 및 빔 제어 기술이 필요합니다.Redis Semiconductor는 표준 CMOS IC 기술을 사용하여 제조 및 패키징된 SiBEAM 기반 무선 주파수 트랜시버(RF)를 제공합니다.

적용

밀리미터파 기술의 특징은 안테나가 일정한 범위 내에서 돌아가야 조준할 수 있고, 서로 다른 범위에 따라 서로 다른 유형의 응용을 분류할 수 있다는 것이다.관련 기술을 보여주기 위해 10mm, 1-10m, 100m 이상의 세 가지 응용 유형으로 나뉜다.

[10m] 무선 커넥터

60GHz 기술은 짧은 거리 (일반적으로 10mm 정도) 내에서 케이블의 효과적인 대안으로 사용할 수 있습니다.무선 송신기 및 수신기 IC는 유선 연결 대신 짧은 거리에서 매우 높은 속도로 데이터를 전송할 수 있도록 설계되었습니다.

60GHz 기술은 물리적 인터페이스의 대체 솔루션으로도 사용될 수 있습니다.이 인터페이스는 전자 장치의 일반적인 고장 중 하나이며 물, 먼지 및 전자 장치에 해를 끼칠 수있는 기타 입자의 주요 입구 중 하나인 물리적 인터페이스를 제거하기 때문에 장비 내구성이 필요한 응용 프로그램에 적용됩니다.고장률을 제외하고 일부 전용 인터페이스, 예를 들어 이동식 태블릿 노트북을 기본 장치나 기존 노트북 받침대에 연결하는 인터페이스는 일반적으로 표준화된 커넥터보다 훨씬 높은 개발 및 구현 비용이 필요합니다.

[1-10m] 무선 데이터/오디오

60GHz 기술은 중거리 애플리케이션(1-10m)에서 기존 무선 애플리케이션(예: Wi-Fi)의 고속 대체 솔루션과 무선 비디오의 케이블 대체 솔루션으로 활용할 수 있다.

802.11ad는 IEEE에서 정의한 60GHz 데이터 전송 표준이며 IEEE는 802.11a, 802.11b, 802.11n 및 802.11ac Wi-Fi 표준도 정의합니다.퀄컴과 같은 업계의 주요 참가자는 802.11ad를 자사의 제품에 통합하고 있으며 이는 사용자에게 초고속 비디오 및 데이터 전송을 제공합니다.

60GHz 기술은 무선 케이블 교체 솔루션에 특히 적합합니다.고대역폭, 짧은 대기 시간, 포인트 투 포인트 아키텍처 및 실내 전송 기능을 통해 실내 케이블을 대체하기에 이상적인 솔루션입니다.이 기술은 홈 시어터 시스템 (그림 1) 에서 작동하며 HD 비디오 전송에 사용됩니다.이 기술은 소비자가 비디오 콘텐츠 출력 장치와 TV 스크린을 자유롭고 유연하게 배치할 수 있도록 하여 소비자에게 큰 편의를 제공한다.WirelessHD 표준은 60GHz 대역을 활용하여 탁월한 무선 사용자 경험을 제공하는 고품질 비디오 전송 분야의 기술입니다.

기가비트 아웃도어 무선 링크

밀리미터파 기술은 또한 무선 회귀 인프라의 미래 응용에서 중요한 역할을 발휘할 수 있는데, 다음 세대의 5G 이동통신 인프라, 고정 접속 회귀 확장과 캠퍼스 포인트 투 포인트 링크이다.60GHz 채널의 무선 용량과 고도로 최적화된 무선 주파수 링크는 기존의 광 반환 애플리케이션을 대체하기 위해 이상적인"무선 광섬유"를 구현할 수 있습니다.

시장에서 많은 시나리오가 경쟁하고 있지만 현재 대부분의 시스템은 IEEE 802.11ad 표준을 기반으로 하고 있습니다.앞서 언급한 실내 응용 외에도 기존 802.11 표준에 대한 개정에는 60GHzmm 주파수 대역을 사용하여 장거리 링크 (최대 500m) 응용을 지원하는 것이 포함된다.10미터 룸 상호 연결을 위해 개발된 동일한 빔 제어 기술을 사용하여 액세스 포인트 연결 및 실외 복귀 링크와 같은 다른 응용 프로그램을 지원합니다.

공업 응용

60GHz 기술이 소비자 전자 분야에 가져다 준 거대한 기회는 이미 명백하며, 이 분야의 기술 발전은 계속 빠르게 발전할 것이다.소비자 전자 시장에서 60GHz 솔루션이 확장됨에 따라 업계의 제조업체들도 기술을 사용하는 방법을 모색하고 있습니다.많은 산업 응용 프로그램의 경우 소비자 가전 제품의 많은 응용 프로그램과 마찬가지로 60 GHz 기술의 이점을 누릴 수 있으며 밀리미터파 기술은 제조업체가 케이블을 제거하고 이동성과 유연성을 향상시킬 수 있습니다.또한 밀리미터파 기술을 사용한 표적 탐지나 제스처 인식과 같은 많은 새로운 응용 프로그램이 산업 분야에서 주목을 받고 있습니다.

기계적 시각

산업 기계 시각 시스템은 주로 제조 제품의 로봇을 탐지하거나 유도하는 데 사용됩니다[7].이들은 현대 공장에서 없어서는 안 될 도구로 전자, 제조, 첨단 의류 생산 등 각 공업 분야에서 고품질, 정확한 제품을 만드는 데 도움이 된다.echanism Vision은 카메라 및 이미지 센서가 원본 데이터를 캡처하는 것과 유사한 이미지 캡처기, 데이터를 분석하는 컴퓨터 또는 프로세서 및 상호 연결 링크의 세 가지 기본 요소로 구성됩니다.머신 비주얼 이미지 캡처기는 현재 점점 더 높은 해상도를 지원하며, 일반적으로 멀티 코어 케이블을 통해 컴퓨터에 연결한 다음 이미지를 처리합니다.

현재 케이블을 통해 데이터를 전송하는 많은 표준이 있습니다.그러나 케이블 솔루션은 많은 한계에 직면해 있습니다.로봇 안내의 응용에 있어서 케이블은 동작에 영향을 줄 수 있으므로 이미지 캡처와 케이블을 자세히 계획하고 배치해야 한다.또한 값비싼 광섬유를 사용하지 않는 한 표준 케이블 길이 (일반적으로 5~30m 사이) 가 주요 단점입니다. 특히 케이블이 산업용 기계와 많은 장애물을 통과해야 한다는 점을 고려할 때 컴퓨터가 공장 지역에 접근해야 한다는 것을 의미합니다.컴퓨터와 케이블은 관리가 필요하기 때문에 많은 장애가 있으며, 열악한 산업 환경에 노출된 컴퓨터는 수명을 단축시킬 수 있습니다.

기존 무선 솔루션은 지연 시간이 많고 이미지 압축이 필요하기 때문에 케이블에 이상적인 대안이 아닙니다.무선 솔루션의 사용으로 인한 지연은 제조 시간과 비용을 증가시킵니다. 생산 라인은 컴퓨터에 필요한 프로세서 시간에 맞게 속도를 늦춰야 하기 때문입니다.또한 이미지를 압축하면 캡처된 이미지를 컴퓨터에서 처리하기가 더 어려워집니다.

60GHz 무선 솔루션을 사용하면 비디오 케이블이 없는 시스템에 하나 이상의 이미지 캡처를 설치할 수 있습니다.이러한 이미지 캡처기는 데이터를 컴퓨터로 직접 전송하거나 무선 링크에 연결하여 제어 센터에 연결할 수 있습니다.무선 비디오는 로봇이 자유롭게 이동할 수 있도록 하여 공장 지역의 위험을 줄이고 새로운 장치를 쉽게 설치할 수 있으며 컴퓨터가 공장 지역에서 더 통제된 환경으로 이동할 수 있도록 합니다.최근 몇 년 동안 기계적 시각에 대한 수요가 급격히 증가하고 있으며 60GHz 기술은 오늘날 복잡한 작업 영역의 시스템에 유연성과 편의성을 제공하기 위해 노력하고 있습니다.

반장

산업 모니터링은 밀리미터파 기술이 작용할 수 있는 또 다른 분야이다.많은 사무실, 공장 및 제조 시설의 모니터링 시스템은 오래되어 낮은 이미지 해상도만 제공할 수 있습니다.이러한 시스템을 업그레이드하려면 일반적으로 새 장치와 일치하도록 기존 케이블을 다시 설치해야 하며 일반적으로 수백만 달러가 소요됩니다.WirelessHD는 더 높은 품질의 비디오를 근처의 수신기로 무선으로 전송함으로써 이전 시스템의 기존 전력망에 연결하기만 하면 이러한 시설을 리모델링하는 과정을 크게 단순화합니다.

의료

의료 응용 프로그램도 60GHz 기술에서 큰 혜택을 볼 수 있다.디지털 이미징은 의사의 핵심 진단 도구입니다. 특히 수술실에서는 더 높은 품질의 이미지를 향상시켜 환자에게 더 효과적인 치료를 제공할 수 있습니다.그러나 전체 컴퓨터 장비를 수술실에 삽입하는 것은 많은 문제를 초래할 수 있으며, 문제는 소독하기 어려운 케이블 더미가 될 것이며, 안전 위험을 초래할 수 있다.예를 들어, 밀리미터파 기술은 마이크로 카메라에서 근처의 모니터로 실시간 비디오를 무선으로 전송하거나 외과 의사 고글에 장착 된 헤드폰 모니터로 직접 전송하여 도움을 줄 수 있습니다.이를 통해 무균실 환경을 확보하고 새 설비를 설치하는 작업량을 줄였다.

수술실에서 60GHz 기술의 또 다른 잠재적 혁신은 제스처 제어입니다.밀리미터파 제스처 인식은 손가락의 움직임 궤적을 감지하고 읽을 수 있어 가변 조명 환경에서 더 작동하기 어렵고 기존 적외선 카메라 기술보다 큰 영향을 미칠 수 있다.신뢰할 수 있는 제스처 제어는 기계의 버튼을 대체하여 설비를 더욱 쉽게 소독할 수 있다.

요약

60GHz 기술은 무선 연결 분야에서 새로운 방향으로 떠오르고 있습니다.오늘날 시장에서 사람을 흥분시키는 각종 소비자 전자 제품 외에도 밀리미터파 기술을 기반으로 한 많은 산업 응용이 있다.60GHz 기술은 짧은 대기 시간, 높은 대역폭 및 표준화 인터페이스와 같은 뛰어난 이점을 가지고 있으며 많은 산업 응용 프로그램에 이상적이며 전망이 밝습니다.