Teknik PCB - Karakteristik Teknologi tanpa wayar 60GHz

Sambungan tanpa wayar sedang digunakan semakin luas. Tenderasi ini jelas dalam elektronik pengguna, di mana pasar telefon bimbit dan tablet telah secara cepat mempromosikan adopsi berbagai-bagai standar tanpa wayar selama dekad terakhir. Bilangan tempat panas Wi-Fi di kawasan ini telah melebihi 175 juta dan dijangka akan mencapai 330 juta pada 2018. Jumlah produk dibenarkan Bluetooth juga meningkat, dengan pertumbuhan 400% dalam jumlah peranti audio dibenarkan Bluetooth antara 2014 dan 2018. Kebanyakan teknologi tanpa wayar menggunakan band 2.4GHz dan 5GHz yang sama, yang semakin ramai. Langganan telefon pintar pada tahun 2015 dijangka 3.4 bilion, masing-masing bermakna perlukan lebih banyak data, terus mendorong sumber rangkaian telefon bimbit dan band yang dibenarkan ke had.

Dalam tahun-tahun terakhir, penyelesaian baru telah muncul yang boleh menyelesaikan keterangan sumber yang dihadapkan oleh bands yang wujud dan memecahkan keterangan penyelesaian tanpa wayar yang wujud. Dalam band gelombang milimeter (30 GHz - 300 GHz), band 60 GHz keluar kerana potensi. Band ini tidak dibenarkan dalam banyak kawasan, jadi ia sangat selesa untuk banyak aplikasi. Ini membuka kemungkinan untuk muncul set baru penerima Gigabit terintegrasi yang mampu menyediakan sejumlah besar lebar band atas bands 2.4GHz dan 5GHz yang sudah ramai.

Banyak aplikasi berguna dari teknologi 60 GHz. Dalam medan pemindahan data, teknologi 60 GHz digunakan untuk menggantikan aplikasi Wi-Fi yang ada untuk mencapai kadar pemindahan data sebanyak 4.6 Gbps, lima kali lebih cepat daripada standar 802.11ac[4] yang ada. HD tanpa wayar? Piawai benarkan streaming video antara peranti elektronik pengguna. Pembuat telah menambah sokongan WirelessHD untuk laptop, telefon pintar, TV digital, projektor video, dan headphone realiti maya, dan mengharapkan WirelessHD untuk digunakan dalam aplikasi bimbit, teater rumah dan peranti komputer lain. Kawasan-kawasan lain juga mula mengembangkan teknologi 60 GHz, termasuk aplikasi pulang tanpa wayar untuk bangunan pejabat dan kampus, yang bergantung pada aplikasi pemindahan data 60 GHz untuk membina sambungan antara bangunan dan sambungan tanpa wayar untuk peralatan yang lebih ringan dan stabil. Namun, permintaan untuk pemindahan video tanpa wayar dan kelajuan tinggi HD tidak terbatas kepada elektronik pengguna. Industry juga boleh mengambil keuntungan dari teknologi gelombang milimeter. Artikel ini menyediakan pembaca dengan pandangan ringkasan teknologi 60 GHz, yang tidak hanya meliputi aplikasi elektronik konsumen yang ada, tetapi juga mengeksplorasi aplikasi potensi teknologi gelombang-milimeter melalui banyak domain industri yang berbeza.

Paparan ringkasan teknologi tanpa wayar 60 GHz

Mayat peraturan, termasuk FCC Amerika Syarikat, telah menetapkan band pengecualian untuk berbagai industri. Band 60 GHz mempunyai lebar band lebih dari 7 GHz [5]. Ia menyediakan lebih dari 20 kali sumber lebar jalur dibandingkan dengan lebar jalur 5GHz.

Band 60 GHz mempunyai julat spektrum yang luas, menyediakan kapasitas rangkaian-tahap gigabyte, dan mempunyai beberapa ciri-ciri penjelasan dan penyesalan kunci yang mana penyelesaian tanpa wayar berkesan tinggi baru boleh berguna.

Band 2.4GHz dan 5GHz sesuai untuk penghantaran julat-tengah dan sesuai untuk arkitektur rangkaian setempat seperti Wi-Fi. Band 60 GHz mempunyai jarak penyebaran isyarat yang relatif pendek dan mengurangkan semasa ia melewati udara dan struktur kuat, menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi jarak pendek. Untuk menggunakan keseluruhan keuntungan band 60 GHz, antena tatasusunan bertindak, cahaya arah tinggi dan teknologi kawalan cahaya diperlukan. Redis Semiconductor menyediakan penerima frekuensi radio (RF) berdasarkan teknologi SiBEAM, yang dihasilkan dan dikemas menggunakan teknologi CMOS IC piawai.

aplikasi

Karakteristik teknologi gelombang-milimeter ialah antena perlu ditukar dalam julat tertentu kepada sasaran, dan jenis aplikasi yang berbeza boleh diklasifikasikan mengikut julat berbeza. Untuk menunjukkan teknologi yang relevan, kita telah membahagikan tiga jenis aplikasi: 10mm, 1-10m dan 100m dan lebih.

[10mm] Sambungan tanpa wayar

Dalam jarak yang sangat pendek (biasanya sekitar 10 mm), teknologi 60 GHz boleh digunakan sebagai alternatif efisien untuk kabel. Penghantar tanpa wayar dan ICs penerima yang dirancang secara khusus boleh digunakan untuk menghantar data pada kadar yang sangat tinggi pada jarak pendek, menggantikan sambungan wayar.

Teknologi 60 GHz juga boleh digunakan sebagai penyelesaian alternatif untuk antaramuka fizikal. Ia berguna untuk aplikasi yang memerlukan kekerasan peralatan kerana ia menghapuskan antaramuka fizikal, yang merupakan salah satu kegagalan umum peralatan elektronik dan salah satu pintu masuk utama ke air, debu dan partikel lain yang boleh merusak peralatan elektronik. Selain kadar kegagalan, beberapa antaramuka khusus, seperti yang menyambungkan buku catatan tablet yang boleh dibuang ke peranti as as atau pangkalan buku catatan tradisional, sering memerlukan lebih banyak pembangunan dan kemudahan biaya daripada sambungan piawai.

[1-10m] Data/Audio tanpa wayar

Dalam aplikasi jarak tengah (1-10m), teknologi 60 GHz boleh digunakan sebagai penyelesaian alternatif kelajuan tinggi untuk aplikasi tanpa wayar yang wujud seperti Wi-Fi dan penyelesaian alternatif kabel untuk video tanpa wayar.

802.11ad adalah piawai penghantaran data 60 GHz yang ditentukan oleh IEEE, yang juga menentukan piawai Wi-Fi 802.11a, 802.11b, 802.11n dan 802.11ac. Pemain utama dalam industri, seperti Qualcomm, memasukkan 802.11ad ke dalam produk mereka [6], yang membolehkan pemindahan video dan data yang sangat pantas bagi pengguna.

Teknologi 60 GHz sangat sesuai untuk penyelesaian penggantian kabel tanpa wayar. Lebar jalur tinggi, kelemahan rendah, arkitektur titik-ke-titik dan ciri-ciri pemindahan dalam menjadikannya penyelesaian alternatif ideal untuk kabel dalam. Teknologi ini boleh memainkan peran dalam Sistem Teater Rumah (Fig. 1) untuk pemindahan video definisi tinggi. Teknologi ini memungkinkan pengguna untuk meletakkan peranti output kandungan video dan skrin TV dengan bebas dan fleksibel, menyediakan pengguna dengan kenyamanan yang besar. Piawai Wireless HD muncul sebagai teknologi dalam medan pemindahan video berkualiti tinggi yang mengambil keuntungan penuh dari band 60 GHz untuk mencapai pengalaman pengguna wireless yang lebih baik.

Pautan tanpa wayar Gigabit

Teknologi gelombang-milimeter juga boleh bermain peran penting dalam aplikasi masa depan infrastruktur kembalian tanpa wayar, seperti infrastruktur komunikasi bimbit generasi berikutnya 5G, kembangan kembalian akses tetap, dan pautan titik ke titik di kampus. Kapasiti tanpa wayar saluran 60 GHz dan pautan frekuensi radio yang sangat optimis boleh mencapai "serat optik tanpa wayar" ideal untuk menggantikan aplikasi kembali optik yang ada.

Terdapat banyak skema yang saling berkompetisi di pasar, tetapi kebanyakan sistem kini berdasarkan standar IEEE 802.11ad. Selain aplikasi dalam yang disebut sebelumnya, revisi kepada piawai 802.11 yang ada meliputi penggunaan band 60 GHzmm untuk menyokong aplikasi pautan jarak jauh (sehingga 500 meter). Ia menggunakan teknologi kawalan cahaya yang sama yang dikembangkan untuk sambungan bilik 10 meter untuk menyokong aplikasi lain seperti sambungan titik akses dan pautan balik luar.

Aplikasi industri

Peluang besar yang teknologi 60 GHz bawa ke medan elektronik konsumen sudah jelas, dan pembangunan teknologi dalam medan ini akan terus berkembang dengan cepat. Sebagaimana penyelesaian 60 GHz terus berkembang dalam pasar elektronik pengguna, penghasil dalam industri juga mengeksplorasi cara menggunakan teknologi. Untuk banyak aplikasi industri, mereka juga boleh mengambil keuntungan dari teknologi 60 GHz sama seperti banyak aplikasi dalam elektronik konsumen, dengan teknologi gelombang-milimeter membolehkan penghasil menghapuskan kabel dan meningkatkan kemampuan dan fleksibiliti. Selain itu, banyak aplikasi baru, seperti pengesan sasaran atau pengenalan gerak menggunakan teknologi gelombang milimeter, telah menarik perhatian banyak dalam medan industri.

Pandangan mekanik

Sistem penglihatan mekanik industri terutama digunakan untuk memeriksa atau memimpin robot dalam produk penghasilan [7]. Ia adalah alat yang tidak penting di kilang modern untuk membantu dalam pembuatan produk kualiti tinggi, tepat di berbagai bidang industri, melibatkan elektronik, pembuatan dan pembuatan pakaian terbaik. Pandangan mekanik terdiri dari tiga unsur asas: penangkap imej (sama seperti kamera, sensor imej menangkap data mentah), komputer atau pemproses yang menganalisis data, dan pautan antara sambungan. Penangkap imej penglihatan mesin kini menyokong resolusi yang lebih tinggi dan lebih tinggi, biasanya dengan menyambung ke komputer melalui kabel berbilang inti dan kemudian memproses imej.

Ada banyak piawai untuk penghantaran data melalui kabel. Namun, penyelesaian kabel menghadapi banyak keterangan. Untuk aplikasi robot-panduan, kabel boleh mempengaruhi tindakan, dan penangkapan imej dan kabel perlu direncanakan dengan hati-hati dan ditetapkan. Selain itu, panjang kabel piawai (sering antara 5 hingga 30 meter, kecuali serat optik mahal digunakan) merupakan kelemahan besar, terutama apabila mempertimbangkan bahawa kabel perlu melewati mesin industri dan banyak halangan, yang bermakna komputer perlu berada dekat dengan kawasan kilang. Kerana komputer dan kabel perlu dikendalikan, terdapat banyak halangan, dan komputer yang terkena persekitaran industri yang kasar boleh membawa kepada kehidupan yang lebih pendek.

Solusi tanpa wayar tradisional bukanlah alternatif ideal untuk kabel kerana mereka mempunyai kelemahan tinggi dan memerlukan pemampatan imej. Setiap perlahan disebabkan penggunaan penyelesaian tanpa wayar akan meningkatkan masa dan kos penghasilan kerana garis produksi perlu perlahan-lahan untuk mengakomodasi masa pemproses yang diperlukan oleh komputer. Pada masa yang sama, pemampatan imej akan membuat komputer lebih sukar untuk hurai imej yang ditangkap.

Dengan penyelesaian tanpa wayar 60 GHz, satu atau lebih penangkapan imej boleh dipasang pada mesin tanpa kabel video. Penangkap imej ini boleh memindahkan data secara langsung ke komputer atau sambung ke pautan tanpa wayar untuk sambung ke pusat kawalan. Video tanpa wayar membolehkan robot bergerak dengan bebas, membantu mengurangi bahaya tersembunyi di kawasan kilang, memudahkan menetapkan peralatan baru, dan membolehkan komputer bergerak dari kawasan kilang ke persekitaran yang lebih dikawal. Pada tahun-tahun terakhir, permintaan untuk penglihatan mekanik telah meningkat secara dramatis, dan teknologi 60 GHz ditujukan untuk menyediakan fleksibiliti dan kenyamanan kepada sistem di kawasan kerja kompleks hari ini.

Monitor

Pemantauan industri adalah kawasan lain di mana teknologi gelombang milimeter boleh berfungsi. Sistem pengawasan dalam banyak pejabat, kilang, dan fasilitas penghasilan sudah lama dan hanya menyediakan resolusi imej rendah. Penatasan sistem ini sering memerlukan pemasangan semula kabel yang ada untuk sepadan dengan peralatan baru, sering menghabiskan jutaan dolar. HD tanpa wayar sangat mempermudahkan proses perbaikan fasilitas ini dengan memindahkan video berkualiti tinggi tanpa wayar ke penerima dekat selama ia disambung ke grid kuasa yang ada dalam sistem lama.

Perawatan perubatan

Aplikasi perubatan juga boleh berguna dengan teknologi 60 GHz. Imej digital adalah alat diagnostik utama bagi doktor, terutama dalam bilik operasi, di mana imej kualiti tinggi boleh ditambah untuk menyediakan rawatan yang lebih efektif bagi pesakit. Namun, memasukkan set komputer lengkap ke dalam bilik operasi mengakibatkan banyak masalah, dan masalah akan menjadi sekumpulan kabel yang sukar untuk disesterilkan, mungkin menyebabkan bahaya keselamatan. Teknologi gelombang-milimeter boleh membantu, misalnya, dengan memindahkan video masa sebenar tanpa wayar dari mikrokamera ke monitor dekat atau langsung ke paparan set kepala yang diletak dalam kacamata doktor bedah. Ini memastikan persekitaran bilik steril dan mengurangkan kerja keras untuk memasang peralatan baru.

Innovasi potensi lain teknologi 60 GHz di bilik operasi adalah kawalan gerak. Pengenalan gerak gelombang-milimeter boleh mengesan dan membaca trek pergerakan jari and a, yang lebih sukar untuk bekerja dalam persekitaran pencahayaan pembolehubah dan akan mempunyai kesan yang signifikan daripada teknologi kamera inframerah yang ada. Kawalan gerak yang boleh dipercayai boleh menggantikan butang pada mesin, membuat ia lebih mudah untuk sterilkan peranti.

ringkasan

Teknologi 60 GHz adalah arah baru panas dalam medan sambungan tanpa wayar. Selain berbagai jenis produk elektronik pengguna yang menarik di pasar hari ini, terdapat juga sejumlah aplikasi industri yang berdasarkan teknologi gelombang milimeter. Keuntungan terkemuka dari teknologi 60 GHz, seperti kelemahan rendah, lebar banding tinggi dan antaramuka standar, membuatnya pilihan ideal untuk banyak aplikasi industri dengan prospek yang cerah.