电子测量中的毫米波器件正在成为无线链路中的关键元件
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2020-11-07
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电子测量中的毫米波器件正在成为无线链路中的关键元件电子测量中的毫米波器件正在成为无线链路中的关键元件
毫米波频段为范围虽然有限但属于宽带范畴的通信系统提供了新的极好的发展机遇。由于美国联邦通信委员会
(FCC)和其它全球性管理机构允许毫米波频点的带宽指配或免费开放给点到点通信链路(参见2007年8月
Microwaves & RF期刊第40页)，有许多系统级的公司对高频链路的兴趣越来越浓厚，而许多器件级的公司也表
现出极大的热情。全球对高速语音、数据和音频互连需求的不断增长推动了频率规划机构免费开放毫米波范围
的频谱。 可接受的毫米波频率通常在30到300GHz范围内，其名字就来源于这些频点的信号波长很短。在
这些频点工作的元器件通过采用波导互连，其对应于毫米波频谱的波导物理尺寸具有很小的信号传导
毫米波频段为范围虽然有限但属于宽带范畴的通信系统提供了新的极好的发展机遇。由于美国联邦通信委员会(FCC)和其
它全球性管理机构允许毫米波频点的带宽指配或免费开放给点到点通信链路(参见2007年8月Microwaves & RF期刊第40页)，
有许多系统级的公司对高频链路的兴趣越来越浓厚，而许多器件级的公司也表现出极大的热情。全球对高速语音、数据和音频
互连需求的不断增长推动了频率规划机构免费开放毫米波范围的频谱。
可接受的毫米波频率通常在30到300GHz范围内，其名字就来源于这些频点的信号波长很短。在这些频点工作的元器件通
过采用波导互连，其对应于毫米波频谱的波导物理尺寸具有很小的信号传导损失。当然，许多同轴连接器公司现在已能为从直
流到110GHz范围内的宽带应用(如宽带测量)提供接口尺寸小至1毫米的连接器，不过大多数毫米波设备的工作频率范围只占总
的30到300GHz频谱的很小一部分。
BridgeWave Communications是能够提供完整的点到点毫米波链路解决方案的公司之一，公司在全球部署有数千台60和
80GHz的无线千兆比特设备。该公司的毫米波无线设备支持局域网(LAN)干线扩展、移动电话回传应用以及大容量互联网接
入。他们提供的无线系统被称为“无线光纤”系统，因为这些系统可以提供象光纤链路一样的性能、可靠性和安全性，而且不存
在安装问题。
BridgeWave公司的点到点固定无线系统采用了专有的AdaptRate技术和前向纠错技术(FER)，可以在毫米波频率所能达到
的最长链路距离上获得可靠的性能。BridgeWave公司最近还发布了新的AdaptPath技术，该技术可以实现AdaptRate毫米波链
路与第二条采用有线或无线技术的补充性连接的集成，从而形成多技术解决方案，提高了可用性和覆盖范围。
通过组合公司的60或80GHz无线桥与较低速的第二条通信通道，如免许可的5GHz无线桥或有许可的6或11GHz链
路，AdapPath链路切换技术可以创建全天候双通道数据连接。当环境条件变化而降低了毫米波链路的性能时，AdaptPath技
术可以在数据差错发生之前自动将数据业务切换到第二条通道 上。BridgeWave公司高级副总裁兼首席营销官Gregg Levin指
出，“AdaptPath是BridgeWave即将采取的下一步策略，旨在向企业、政府部门和网络运营商提供更大的灵活性，以满足他们
对网络容量、范围和正常运行时间的要求。”
BridgeWave公司的客户对此非常支持。上述两种技术的结合可以帮助宽带服务提供商Roadstar Internet加速在华盛顿地
区推广可靠的互联网服务。据该公司的创始人兼首席执行官Marty Dougherty表示，“先进的千兆以太网无线干线使我们有幸成
为第一家为这个快速发展地区提供下一代接入服务的公司。BridgeWave公司AdaptRate和AdaptPath技术的组合使我们遥遥领
先于业界目前的服务水平。”
Roadstar和BridgeWave公司共同确定了服务地区毫米波信号的雨衰速率，然后联合运用AdaptRate和AdaptPath技术，即
使在下大雨的天气也能提供最高性能的服务。当发生大雨天气时，网络将利用AdaptRate功能从全速千兆比特以太网(GigE)数
据速率切换到较低的100Mb/s速率，必要时再利用AdaptPath功能将数据业务切换到第二个与雨天无关的40Mb/s 5GHz桥。一
旦雨量足够小，系统就会很快地返回到全速GigE。Dougherty还指出了BridgeWave技术的一些间接优点：“AdaptPath还能降
低网络设备成本和复杂性，因为我们不必再用外部以太网交换机和路由器配置冗余的无线通道。”
今年初，Endwave公司推出了工作在71到86GHz(E波段)的发送器/接收器模块对，它们主要用于宽带点到点无线设备。这
两个毫米波模块充分利用了公司的MLMSTM(Multilithic Microsystems)和Epsilon封装技术，因此体积小，成本低，并且具有很
高的性能。MLMS技术是单片微波集成电路(MMIC)的替代技术，采用了触发器件和电磁(EM)耦合方法来减小电路板面积和绑
定性数量。
MLMS方法支持在同一MLMS芯片上混合使用GaAs、磷化铟(InP)和硅锗(SiGe)等各种有源器件实现工作频率为100GHz的
真正系统级芯片(SoC)设计。Endwave公司支持越来越庞大的MLMS模型库做MLMS设计，库中包含有混频器、乘法器、电压
可变衰减器(VVA)、滤波器和兰格耦合器等。
Epsilon封装技术则用更低成本的注模金属化塑料外壳和金属化FR-4电路板代替了高成本的组件，如机械加工外壳。最终
结果是一个不带机械加工金属部件的封装，重量和体积都很小，可大批量生产。这种封装技术允许整合表贴技术(SMT)、板级
芯片和裸露芯片-导线方法等多种组装技术，并集成进单个低成本的模块中，最终提供毫米波频率点的优良性能。
发送模块一般提供+16dBm的输出功率和15dB的转换增益，并在发送输出端有一个集成的功率检测器。接收器具有好于
9dB的噪声系数和高于25dB的射频到中频转换增益。接收器的输入1dB压缩点为-25dBm。在71-71GHz和81-86GHz频段有多
种型号存在。
Endwave还在网站上提供了毫米波收发器技术的实例，它是PDH点到点形式的收发器，用在57-59GHz频段。该收发器包
含了组装全功能时分复用(TDD)数字点到点无线设备所需的所有发送、接收器和原始功能。针对免许可频段设计的这个半双工
产品采用了20MHz的调制带宽，在整个频率范围内具有+5dBm的饱和发送输出功率。而工作在0.1到50.0MHz同相(I)和正交
(Q)中频(IF)输出范围的接收器部分具有12dB的双副边带(DSB)噪声系数(针对4MHz带宽)和-20dBm的1dB压缩点。该收发器模
块尺寸仅为51x51x8mm。
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