不斷增加的高頻IC開發導致軍用設施在戰場上需要應對的技術量增加。高頻雷達分辨率的提高可以更清晰地解析目標，使防務應用（例如救助滯留海上的機組人員時）受益。此外，許多專為電信設計的IC必bi須xu具ju有you低di成cheng本ben並bing且qie適shi合he大da規gui模mo生sheng產chan，以yi便bian更geng易yi於yu部bu署shu。所suo有you這zhe些xie活huo動dong的de一yi個ge副fu產chan品pin是shi需xu要yao可ke以yi驗yan證zheng解jie決jue方fang案an在zai整zheng個ge應ying用yong領ling域yu中zhong能neng正zheng常chang工gong作zuo的de測ce試shi儀yi器qi。

 

本文將簡要介紹共享通用技術將使哪些行業受益或受到影響。分析了IC供應鏈以及IC供應鏈如何應對這些新需求。本文還將展示毫米波頻率如何幫助解決當今的挑戰
，然後舉例說明ADI技術如何使之成為可能。

 

無線電子設備交織的世界

 

為wei某mou個ge不bu同tong行xing業ye應ying用yong創chuang建jian的de技ji術shu通tong常chang會hui使shi多duo個ge行xing業ye受shou益yi。微wei波bo爐lu被bei公gong認ren為wei是shi一yi位wei雷lei達da工gong程cheng師shi的de功gong勞lao，他ta在zai測ce試shi過guo程cheng中zhong發fa現xian自zi己ji的de午wu餐can被bei融rong化hua了le。如ru今jin
，我wo們men看kan到dao類lei似si情qing況kuang正zheng在zai發fa生sheng，5G電信正試圖實現防務行業利用相控陣天線所帶來的益處。將來，防務行業很可能又會反過來實現5G進步所帶來的新技術
，從而建立起良性循環。

 

同樣
，衛星通信正在經曆一場技術變革，從地球同步赤道軌道(GEO)或地球靜止軌道衛星轉向探索近地軌道(LEO)衛星，後者將能提供更高的數據吞吐量和對地球更好的覆蓋率。其理念是
，在給定網絡中從繞地球運行的一顆或幾顆GEO衛星轉為數千顆(LEO)衛星。有許多運營商正試圖創建麵向寬帶互聯網的全新LEO衛星群，而許多爭相提供衛星的公司正是同一批防務公司，它們擁有完備GEO衛星
，而這些衛星對軍用監控和通信來說至關重要。

 

zhezhongcongweibutongmudeerchuangzaodejishuzhongshouyidexunhuanyijingchuxianzaigegeshichangzhong，binghaijiangchixushunian。xianzai
，womenjiangtantaoweihehaomibopinlvduifangwuhetongxindouyoubangzhu。

 

更高頻率助力實現更高數據速率和更寬通信帶寬

 

在過去20年nian間jian，隨sui著zhe移yi動dong通tong信xin的de激ji增zeng，對dui更geng高gao數shu據ju速su率lv的de需xu求qiu不bu斷duan增zeng長chang。每mei隔ge幾ji年nian就jiu會hui引yin入ru一yi個ge新xin的de無wu線xian標biao準zhun來lai定ding義yi新xin協xie議yi以yi增zeng加jia數shu據ju吞tun吐tu量liang。這zhe些xie吞tun吐tu量liang的de提ti高gao通tong常chang與yu更geng複fu雜za的de調tiao製zhi方fang案an相xiang關guan，以yi便bian同tong時shi傳chuan輸shu多duo個ge信xin息xi。隨sui著zhe調tiao製zhi方fang案an變bian得de更geng加jia複fu雜za，傳chuan輸shu更geng多duo數shu據ju的de能neng力li也ye在zai增zeng長chang。然ran而er
，調tiao製zhi複fu雜za度du增zeng加jia到dao某mou個ge程cheng度du就jiu不bu再zai能neng提ti供gong顯xian著zhu的de吞tun吐tu量liang改gai善shan。故gu而er信xin號hao調tiao製zhi的de常chang用yong方fang法fa是shi將jiang其qi擴kuo展zhan到dao載zai波bo頻pin率lv附fu近jin的de一yi係xi列lie頻pin率lv上shang。因yin此ci，提ti高gao吞tun吐tu量liang的de另ling一yi種zhong方fang法fa是shi將jiang調tiao製zhi信xin號hao(FBW)擴展到更寬的頻率範圍內來增加其帶寬。為了不斷增加可擴展信號的數量，我們需要增加載波頻率(FC)以使其不低於直流。通過轉移到更高頻率以實現同時傳輸更多數據的能力將應用推向了毫米波頻率。

 

5G對電子戰有何影響

 

當(dang)今(jin)的(de)軍(jun)事(shi)衝(chong)突(tu)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)以(yi)電(dian)子(zi)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)對(dui)抗(kang)
，這(zhe)引(yin)發(fa)了(le)電(dian)子(zi)戰(zhan)的(de)構(gou)想(xiang)。電(dian)子(zi)戰(zhan)的(de)關(guan)鍵(jian)組(zu)件(jian)之(zhi)一(yi)是(shi)雷(lei)達(da)
，隻(zhi)需(xu)發(fa)送(song)一(yi)個(ge)信(xin)號(hao)並(bing)等(deng)待(dai)信(xin)號(hao)返(fan)回(hui)，即(ji)可(ke)對(dui)雷(lei)達(da)視(shi)野(ye)範(fan)圍(wei)進(jin)行(xing)測(ce)繪(hui)。雷(lei)達(da)係(xi)統(tong)已(yi)經(jing)經(jing)曆(li)了(le)100多duo年nian的de發fa展zhan，其qi主zhu要yao優you勢shi是shi可ke以yi檢jian測ce和he測ce繪hui人ren類lei看kan不bu見jian的de目mu標biao物wu。這zhe使shi雷lei達da操cao作zuo員yuan比bi沒mei有you雷lei達da的de對dui手shou擁yong有you更geng大da的de優you勢shi。因yin此ci
，雷lei達da技ji術shu多duo年nian來lai一yi直zhi在zai持chi續xu發fa展zhan。如ru今jin，我wo們men看kan到dao雷lei達da用yong在zai日ri常chang天tian氣qi預yu報bao、空中交通管製以及新興應用中

，例如在汽車行業中利用雷達來檢測汽車與目標物之間的距離。采用UHF和VHF頻率的傳統低頻雷達係統已經被應用於超長距離早期探測雷達。快速移動的飛機更常在X頻段頻率（8 GHz至12 GHz）運行，從而可以受益於更高分辨率和更小尺寸的天線。用於戰鬥機中部署和瞄準導彈的雷達係統通常在Ka頻段（33 GHz至37 GHz）運行。94 GHz下(xia)的(de)製(zhi)導(dao)彈(dan)藥(yao)和(he)導(dao)彈(dan)開(kai)發(fa)正(zheng)在(zai)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)。雷(lei)達(da)係(xi)統(tong)轉(zhuan)向(xiang)更(geng)高(gao)頻(pin)率(lv)具(ju)有(you)諸(zhu)多(duo)優(you)勢(shi)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)查(zha)看(kan)表(biao)征(zheng)目(mu)標(biao)解(jie)析(xi)能(neng)力(li)的(de)距(ju)離(li)分(fen)辨(bian)率(lv)和(he)角(jiao)度(du)分(fen)辨(bian)率(lv)來(lai)了(le)解(jie)這(zhe)些(xie)優(you)勢(shi)。轉(zhuan)向(xiang)更(geng)高(gao)頻(pin)率(lv)的(de)第(di)一(yi)個(ge)優(you)勢(shi)是(shi)實(shi)現(xian)給(gei)定(ding)角(jiao)度(du)分(fen)辨(bian)率(lv)的(de)天(tian)線(xian)尺(chi)寸(cun)會(hui)縮(suo)小(xiao)，該(gai)分(fen)辨(bian)率(lv)是(shi)小(xiao)型(xing)軍(jun)備(bei)安(an)裝(zhuang)的(de)關(guan)鍵(jian)。從(cong)另(ling)一(yi)個(ge)角(jiao)度(du)來(lai)看(kan)
，對(dui)於(yu)給(gei)定(ding)天(tian)線(xian)尺(chi)寸(cun)，更(geng)高(gao)頻(pin)率(lv)下(xia)的(de)角(jiao)度(du)分(fen)辨(bian)率(lv)會(hui)增(zeng)加(jia)。雷(lei)達(da)的(de)距(ju)離(li)分(fen)辨(bian)率(lv)與(yu)調(tiao)製(zhi)帶(dai)寬(kuan)成(cheng)正(zheng)比(bi)，如(ru)上(shang)所(suo)述(shu)，在(zai)更(geng)高(gao)的(de)頻(pin)率(lv)下(xia)會(hui)提(ti)高(gao)距(ju)離(li)分(fen)辨(bian)率(lv)。因(yin)此(ci)
，由(you)於(yu)應(ying)用(yong)要(yao)求(qiu)更(geng)高(gao)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)
，轉(zhuan)向(xiang)更(geng)高(gao)頻(pin)率(lv)會(hui)帶(dai)來(lai)優(you)勢(shi)。

 

圖1. 以載波頻率為中心的調製帶寬

 

傳統上，防務公司的電子戰係統運行於2 GHz至18 GHz之間，涵蓋S波段、C波段
、X波段和Ku波段的雷達。隨著威脅的距離增加，進行偵聽的電子設備也將增加，直至最終消除威脅。我們可以看到，工作在28 GHz和39 GHz頻率的5G設備接近於用於導彈製導的現有Ka頻段。因此，對電子戰係統的新要求將擴展到可覆蓋從24 GHz到44 GHz的5G頻pin率lv範fan圍wei，並bing且qie在zai這zhe些xie頻pin率lv上shang將jiang有you更geng多duo電dian子zi手shou段duan可ke考kao慮lv用yong於yu軍jun事shi戰zhan場chang。通tong常chang
，電dian子zi戰zhan的de主zhu要yao作zuo用yong是shi偵zhen聽ting威wei脅xie，然ran後hou以yi電dian子zi方fang式shi幹gan擾rao威wei脅xie，同tong時shi不bu被bei發fa現xian。由you於yu威wei脅xie可ke能neng來lai自zi各ge種zhong不bu同tong的de頻pin率lv
，因yin此ci偵zhen聽ting設she備bei（後麵緊接著的是幹擾設備）需要具備寬工作頻段。

 

在防務應用中采用多年的關鍵技術已經成為5G電信的理想技術。相控陣天線技術非常適合5G應(ying)用(yong)，它(ta)的(de)多(duo)個(ge)特(te)性(xing)對(dui)防(fang)務(wu)行(xing)業(ye)也(ye)很(hen)有(you)價(jia)值(zhi)。這(zhe)些(xie)關(guan)鍵(jian)屬(shu)性(xing)包(bao)括(kuo)傳(chuan)輸(shu)多(duo)個(ge)數(shu)據(ju)流(liu)或(huo)輻(fu)射(she)圖(tu)的(de)能(neng)力(li)。在(zai)防(fang)務(wu)應(ying)用(yong)中(zhong)，這(zhe)使(shi)得(de)戰(zhan)鬥(dou)機(ji)能(neng)夠(gou)一(yi)次(ci)跟(gen)蹤(zong)多(duo)個(ge)目(mu)標(biao)，而(er)在(zai)5G電(dian)信(xin)中(zhong)
，它(ta)可(ke)以(yi)一(yi)次(ci)將(jiang)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)給(gei)多(duo)個(ge)用(yong)戶(hu)。同(tong)樣(yang)
，防(fang)務(wu)應(ying)用(yong)需(xu)要(yao)可(ke)將(jiang)能(neng)量(liang)對(dui)準(zhun)一(yi)個(ge)方(fang)向(xiang)的(de)波(bo)束(shu)，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)被(bei)攔(lan)截(jie)或(huo)幹(gan)擾(rao)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)。電(dian)信(xin)能(neng)夠(gou)更(geng)高(gao)效(xiao)地(di)將(jiang)信(xin)息(xi)定(ding)向(xiang)發(fa)送(song)給(gei)用(yong)戶(hu)，從(cong)而(er)消(xiao)耗(hao)更(geng)低(di)的(de)功(gong)耗(hao)。

 

幾乎立即完成波束重新定位的能力讓兩種應用都能受益。深受電信和防務行業青睞的許多其他優勢使該技術頗具吸引力。

 

5G對IC的影響

 

當今世界非常依賴於移動通信。支持5G蜂窩基礎設施的先進技術對於許多電信設備提供商及其基於IC的供應鏈（如圖2所示）而er言yan，是shi一yi個ge重zhong要yao的de增zeng長chang領ling域yu。這zhe一yi巨ju大da的de增zeng長chang機ji會hui催cui生sheng了le數shu百bai萬wan甚shen至zhi數shu十shi億yi美mei元yuan的de投tou資zi，以yi實shi現xian下xia一yi代dai產chan品pin。構gou成cheng這zhe些xie係xi統tong的de核he心xin元yuan件jian是shi通tong過guo網wang絡luo路lu由you數shu據ju的deIC。我們可以看到
，IC供應鏈的各個方麵都在改變和發展（如圖2所示）。我們看到，從這些產品可用的晶圓製造工藝到最終測試解決方案，支持這些產品的技術都發生了重大的創新。

 

圖2. 5G IC 供應鏈

 

提供晶圓製造服務的眾多半導體代工廠為IC創造了基礎材料，並不斷創新。許多代工廠已經開發出新的工藝技術來參與競爭並實現5G新(xin)技(ji)術(shu)。這(zhe)種(zhong)改(gai)進(jin)的(de)示(shi)例(li)之(zhi)一(yi)是(shi)轉(zhuan)向(xiang)比(bi)電(dian)子(zi)束(shu)光(guang)刻(ke)更(geng)具(ju)成(cheng)本(ben)效(xiao)益(yi)的(de)光(guang)學(xue)光(guang)刻(ke)。另(ling)一(yi)個(ge)優(you)勢(shi)是(shi)可(ke)以(yi)將(jiang)新(xin)功(gong)能(neng)集(ji)成(cheng)到(dao)單(dan)個(ge)工(gong)藝(yi)節(jie)點(dian)中(zhong)，以(yi)在(zai)價(jia)格(ge)敏(min)感(gan)的(de)市(shi)場(chang)中(zhong)參(can)與(yu)競(jing)爭(zheng)。

 

隨著新工藝技術的推出，IC設計也在不斷演進。通過在單個工藝節點中提供新功能，IC設she計ji人ren員yuan能neng夠gou將jiang某mou些xie功gong能neng組zu合he到dao一yi個ge產chan品pin中zhong
，或huo者zhe從cong核he心xin晶jing體ti管guan中zhong提ti取qu比bi以yi前qian更geng高gao的de性xing能neng。這zhe些xie趨qu勢shi最zui終zhong導dao致zhi芯xin片pian的de集ji成cheng度du提ti高gao，並bing且qie更geng易yi於yu部bu署shu。隨sui著zhe向xiang毫hao米mi波bo頻pin率lv的de擴kuo展zhan，具ju有you吸xi引yin力li的de還hai包bao括kuo能neng夠gou利li用yong低di成cheng本ben封feng裝zhuang的de優you勢shi
，使shi裝zhuang配pei更geng加jia容rong易yi。毫hao米mi波bo頻pin率lv下xia的de傳chuan統tong防fang務wu裝zhuang配pei方fang式shi是shi芯xin片pian-引線互連裝配法，即轉換成小型金屬外殼
，xinpianzhijiancaiyongyinxianxianghujianhe。zhebingbushiyizhongdapiliangzhuangpeifangfa，bingqietongchangbibiaomiantiezhuangjishugenggui。guoqujinianyizhicaiyongcifangfadezhuyaoyuanyinshichicunxianzhi。danshi，suizhezaigengxiaofengzhuangzhongshixiangenggaojichengduhegenggaodexingneng
，biaomiantiezhuanggengjuxiyinli。

 

對於在28 GHz和39 GHz下的相控陣天線及其IC
，OTA測(ce)試(shi)等(deng)測(ce)試(shi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)現(xian)實(shi)。以(yi)前(qian)
，要(yao)測(ce)試(shi)相(xiang)控(kong)陣(zhen)天(tian)線(xian)，通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)大(da)的(de)電(dian)波(bo)暗(an)室(shi)，它(ta)不(bu)僅(jin)難(nan)以(yi)構(gou)造(zao)且(qie)價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)。現(xian)在(zai)
，這(zhe)些(xie)測(ce)試(shi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)變(bian)得(de)更(geng)為(wei)經(jing)濟(ji)、更(geng)小(xiao)型(xing)化(hua)並(bing)且(qie)現(xian)成(cheng)可(ke)用(yong)
，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)完(wan)整(zheng)天(tian)線(xian)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，而(er)無(wu)需(xu)花(hua)費(fei)大(da)量(liang)投(tou)資(zi)來(lai)測(ce)量(liang)最(zui)終(zhong)產(chan)品(pin)的(de)供(gong)應(ying)商(shang)數(shu)量(liang)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)。相(xiang)控(kong)陣(zhen)天(tian)線(xian)已(yi)經(jing)從(cong)主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)防(fang)務(wu)公(gong)司(si)和(he)大(da)學(xue)的(de)探(tan)索(suo)性(xing)技(ji)術(shu)轉(zhuan)變(bian)為(wei)主(zhu)流(liu)技(ji)術(shu)。它(ta)不(bu)僅(jin)讓(rang)旨(zhi)在(zai)抓(zhua)住(zhu)5Gjiyudedianxingongsinenggouliyongzheyixinjishu，erqiehainenggenghaodifangyuxinxingfangwuweixie。xianzai
，biaozhunyiqigongyingshangtigongdejingqueceliangjishukeyigengkuaidijiejuejingyanbuzudetianxiangongchengshizhiqianmianlindetiaozhan。

 

這(zhe)樣(yang)一(yi)來(lai)，業(ye)界(jie)便(bian)可(ke)提(ti)供(gong)更(geng)多(duo)的(de)毫(hao)米(mi)波(bo)產(chan)品(pin)，這(zhe)些(xie)產(chan)品(pin)既(ji)可(ke)以(yi)部(bu)署(shu)在(zai)通(tong)信(xin)應(ying)用(yong)中(zhong)

，也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)防(fang)務(wu)應(ying)用(yong)。通(tong)常(chang)
，用(yong)於(yu)蜂(feng)窩(wo)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)的(de)產(chan)品(pin)在(zai)規(gui)格(ge)和(he)功(gong)能(neng)上(shang)與(yu)防(fang)務(wu)和(he)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)行(xing)業(ye)產(chan)品(pin)的(de)需(xu)求(qiu)很(hen)接(jie)近(jin)。易(yi)於(yu)獲(huo)取(qu)的(de)IC和測試解決方案的發展加快了最終產品的上市時間，這極大地降低了防務行業中毫米波頻率出現威脅的等級。

 

ADI公司助力多個行業體驗5G效應

 

除了會受到影響的儀器儀表和防務行業以外，ADI公司還投入巨資開發5G電dian信xin解jie決jue方fang案an。麵mian向xiang電dian信xin市shi場chang的de產chan品pin往wang往wang頻pin段duan較jiao窄zhai，因yin此ci更geng易yi於yu進jin行xing性xing能neng優you化hua。防fang務wu行xing業ye通tong常chang需xu要yao寬kuan帶dai寬kuan解jie決jue方fang案an，因yin為wei在zai缺que乏fa超chao前qian認ren知zhi的de情qing況kuang下xia
，威wei脅xie可ke能neng來lai自zi多duo個ge頻pin率lv。

 

用於28 GHz 5G電信基礎設施中的功率放大器(PA)的示例之一是 HMC863ALC4，它可覆蓋24 GHz至29.5 GHz頻率範圍，並能提供大於0.5 W的RF功率。PA采用一個小型4 mm × 4 mm表麵貼封裝，可產生接近40 dBm的三階交調點(TOI)。性能曲線如圖3所示。

 

圖3. HMC863A 測得的增益 (左) 和 OIP3 (右) 與溫度的關係

 

此外
，ADI公司還針對防務和儀器儀表市場開發了解決方案
，例如可覆蓋20 GHz至44 GHz頻率範圍的 ADPA7005。ADPA7005支持倍頻程範圍工作帶寬，並可在整個工作頻段內提供大於1 W的飽和輸出功率。整個頻率範圍上的一致增益標稱值為15 dB，使其可以輕鬆集成到完整的係統中。此外，40 dBm以上時的高TOI是測量或生成高調製輸入信號的理想選擇。TOI和飽和功率的性能曲線如圖4所示。

 

圖4. ADPA7005測得的飽和功率（左）和OIP3（右）與溫度的關係

 

電dian信xin網wang絡luo的de發fa展zhan已yi經jing對dui周zhou邊bian產chan業ye產chan生sheng了le影ying響xiang
，該gai影ying響xiang將jiang在zai未wei來lai幾ji年nian內nei逐zhu漸jian展zhan現xian。這zhe種zhong變bian遷qian的de核he心xin是shi需xu要yao以yi數shu據ju形xing式shi提ti供gong更geng多duo信xin息xi
，這zhe些xie信xin息xi將jiang有you可ke能neng創chuang造zao出chu永yong遠yuan不bu會hui對dui目mu標biao進jin行xing物wu理li攻gong擊ji的de新xin武wu器qi。當dang今jin世shi界jie的de應ying用yong所suo采cai用yong的de頻pin率lv正zheng不bu斷duan提ti高gao，這zhe隻zhi是shi個ge開kai始shi。

 

作者

 

Keith Benson

 

Keith Benson於2002年畢業於馬薩諸塞大學安姆斯特分校
，獲電氣工程學士學位

，2004年畢業於加州大學聖塔芭芭拉分校，獲電氣工程碩士學位。他之前就職於Hittite Microwave，主攻RF無線電子的IC設計。然後轉向IC設計工程師團隊管理，主要負責無線通信鏈路。2014年，ADI公司收購了Hittite Microwave，Keith成為ADI公司RF/MW放大器和相控陣IC的產品線總監。Keith目前擁有3項新穎放大器技術方麵的美國專利。

 

 

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