國guo防fang界jie曾zeng廣guang泛fan討tao論lun過guo增zeng加jia通tong向xiang戰zhan士shi的de數shu據ju流liu量liang的de必bi要yao性xing問wen題ti。然ran而er，無wu線xian通tong信xin已yi開kai始shi從cong根gen本ben上shang改gai變bian新xin一yi代dai係xi統tong的de發fa展zhan動dong向xiang。增zeng加jia數shu據ju流liu量liang
、加強監控
、無線革命和物聯網(IoT)(對於商業和工業領域二者實為同義詞)
，所有這些都將會對航空航天和國防市場產生同樣深遠的影響。

 

過去10年，隨著新波形、寬帶寬信號的出現
，軍事通信係統多次升級
，為增加通向戰士的數據流量創造了條件。目前
，采用AD9361一類收發器的戰術電台已能充分發揮軟件定義無線電(SDR)架構的優勢，根據需要實時適應戰區內的不同通信標準和協議。

 

帶(dai)寬(kuan)更(geng)寬(kuan)的(de)數(shu)據(ju)鏈(lian)路(lu)不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)向(xiang)戰(zhan)士(shi)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)，還(hai)可(ke)實(shi)現(xian)從(cong)戰(zhan)士(shi)接(jie)收(shou)數(shu)據(ju)。這(zhe)類(lei)數(shu)據(ju)可(ke)能(neng)包(bao)括(kuo)實(shi)時(shi)視(shi)頻(pin)影(ying)像(xiang)和(he)資(zi)產(chan)跟(gen)蹤(zong)信(xin)息(xi)

，將(jiang)來(lai)還(hai)可(ke)能(neng)包(bao)括(kuo)健(jian)康(kang)監(jian)控(kong)等(deng)功(gong)能(neng)以(yi)及(ji)慣(guan)性(xing)導(dao)航(hang)信(xin)息(xi)等(deng)。圖(tu)1所示為現代及新一代戰士可能使用的多種係統。

 

圖1. 士兵係統

 

隨著傳感器集成度的提高
，隨著尺寸

、重量和功耗(SWaP)的下降，將會有更多的傳感器集成到單兵係統中，以實現這些功能及類似功能。

 

傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)數(shu)量(liang)以(yi)及(ji)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)數(shu)據(ju)量(liang)都(dou)將(jiang)要(yao)求(qiu)使(shi)用(yong)無(wu)線(xian)互(hu)聯(lian)技(ji)術(shu)，要(yao)求(qiu)先(xian)用(yong)短(duan)程(cheng)數(shu)據(ju)鏈(lian)把(ba)數(shu)據(ju)聚(ju)合(he)起(qi)來(lai)，然(ran)後(hou)再(zai)由(you)戰(zhan)術(shu)電(dian)台(tai)把(ba)數(shu)據(ju)傳(chuan)送(song)回(hui)指(zhi)揮(hui)中(zhong)心(xin)
，以(yi)便(bian)指(zhi)揮(hui)機(ji)構(gou)對(dui)戰(zhan)士(shi)進(jin)行(xing)監(jian)控(kong)並(bing)為(wei)其(qi)提(ti)供(gong)更(geng)好(hao)的(de)支(zhi)持(chi)。無(wu)人(ren)駕(jia)駛(shi)飛(fei)行(xing)器(qi)，尤(you)其(qi)是(shi)無(wu)人(ren)機(ji)(UAV)的運用進一步推高了對無線數據的需求，同時也對頻譜的利用起著推動作用。在國防領域，目前有大量的各類飛行器在役，從Northrop Grumman公司全球鷹等大型平台到Aerovironment公(gong)司(si)大(da)烏(wu)鴉(ya)無(wu)人(ren)機(ji)等(deng)小(xiao)型(xing)平(ping)台(tai)係(xi)統(tong)
，應(ying)有(you)盡(jin)有(you)。對(dui)於(yu)這(zhe)些(xie)飛(fei)行(xing)器(qi)和(he)波(bo)形(xing)來(lai)說(shuo)
，無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)和(he)衛(wei)星(xing)通(tong)信(xin)鏈(lian)顯(xian)然(ran)是(shi)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)要(yao)求(qiu)。業(ye)內(nei)專(zhuan)門(men)為(wei)這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)製(zhi)定(ding)了(le)標(biao)準(zhun)，包(bao)括(kuo)小(xiao)型(xing)無(wu)人(ren)機(ji)係(xi)統(tong)數(shu)字(zi)數(shu)據(ju)鏈(lian)(SUAS DDL)boxing。jiezhuzheyangdeboxing，budankeyishixianduixiaoxingwurenjidekongzhi
，gengzhongyaodeshi，hainengjiangjizaichuanganqiwangluofalaideshujuheshipinxinxichuandaokongzhiqi。liyonggaiwangluokeyigengjialinghuo、gengjiayouxiaodishoujixianchangqingbao。raner，zhexiepingtaigonglvyouxian，bingqiezaikeyongdaikuanyouxianqieyaoqiuduogexitongzaitongyipinduangongzuodeqingkuangxia，tamentuigaoleduitongxinlianzhongsuoyongshoufaqidexuqiu。

 

盡管國防工業在無人機係統領域處於領先地位
，但大量報道顯示，許多商業係統和運營商計劃將來采用無人機技術，據報道，亞馬遜、穀(gu)歌(ge)等(deng)公(gong)司(si)正(zheng)在(zai)開(kai)發(fa)這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)。諸(zhu)如(ru)此(ci)類(lei)的(de)商(shang)業(ye)活(huo)動(dong)同(tong)樣(yang)要(yao)求(qiu)無(wu)線(xian)和(he)安(an)全(quan)數(shu)據(ju)鏈(lian)。隨(sui)著(zhe)這(zhe)一(yi)市(shi)場(chang)領(ling)域(yu)的(de)發(fa)展(zhan)
，分(fen)配(pei)頻(pin)譜(pu)需(xu)求(qiu)將(jiang)繼(ji)續(xu)水(shui)漲(zhang)船(chuan)高(gao)，進(jin)一(yi)步(bu)推(tui)高(gao)對(dui)高(gao)級(ji)通(tong)信(xin)收(shou)發(fa)器(qi)的(de)需(xu)求(qiu)。

 

進一步深入航空航天領域
，在如今商用飛機上，無線寬帶通信係統大行其道，如此一來

，乘客就可在飛行途中通過WiFi訪(fang)問(wen)互(hu)聯(lian)網(wang)。目(mu)前(qian)
，對(dui)這(zhe)些(xie)服(fu)務(wu)的(de)需(xu)求(qiu)及(ji)其(qi)延(yan)伸(shen)必(bi)將(jiang)延(yan)續(xu)下(xia)去(qu)，大(da)量(liang)利(li)用(yong)衛(wei)星(xing)通(tong)信(xin)以(yi)在(zai)全(quan)球(qiu)實(shi)現(xian)寬(kuan)帶(dai)連(lian)接(jie)。除(chu)這(zhe)些(xie)發(fa)展(zhan)動(dong)向(xiang)以(yi)外(wai)，航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)市(shi)場(chang)已(yi)開(kai)始(shi)主(zhu)動(dong)尋(xun)求(qiu)將(jiang)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)引(yin)入(ru)一(yi)係(xi)列(lie)其(qi)他(ta)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)。業(ye)內(nei)已(yi)開(kai)始(shi)主(zhu)動(dong)評(ping)估(gu)無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)價(jia)值(zhi)，以(yi)期(qi)提(ti)高(gao)安(an)全(quan)性(xing)和(he)燃(ran)油(you)效(xiao)率(lv)。通(tong)過(guo)降(jiang)低(di)飛(fei)機(ji)重(zhong)量(liang)
，可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)燃(ran)油(you)效(xiao)率(lv)。為(wei)此(ci)，對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)以(yi)及(ji)傳(chuan)感(gan)器(qi)之(zhi)間(jian)的(de)互(hu)聯(lian)選(xuan)擇(ze)也(ye)在(zai)進(jin)行(xing)嚴(yan)格(ge)審(shen)核(he)。在(zai)現(xian)代(dai)高(gao)級(ji)軍(jun)用(yong)和(he)商(shang)用(yong)飛(fei)機(ji)中(zhong)，所(suo)用(yong)線(xian)纜(lan)可(ke)能(neng)多(duo)達(da)100000條，長度可能超過470米，重量可能高達5700公斤

，這還不包括結構固定點的基礎設施和導線，這些可能再增加30%。雖然用無線傳感器取代所有這些的可能性不大，但由企業

、學術界和政府機構成立的合作組織航空航天飛行器係統研究所(AVSI)已著手對這種可能性展開研究。AVSI成立了一個工作組
，專門研究無線航天電子內部通信(WAIC)技術
，其目標是在不使用電纜和線束的情況下，把多種多樣的飛機傳感器相互連接起來。

 

盡jin管guan在zai這zhe種zhong應ying用yong中zhong，無wu線xian傳chuan感gan器qi無wu疑yi會hui減jian輕qing重zhong量liang，傳chuan感gan器qi網wang絡luo還hai能neng帶dai來lai其qi他ta好hao處chu，包bao括kuo可ke再zai配pei置zhi能neng力li
，可ke能neng還hai有you利li於yu提ti高gao安an全quan性xing
，但dan更geng重zhong要yao的de是shi，無wu線xian傳chuan感gan器qi還hai能neng快kuai速su添tian加jia和he升sheng級ji傳chuan感gan器qi
，無wu需xu增zeng加jia布bu線xian和he基ji礎chu設she施shi。對dui飛fei機ji上shang更geng多duo功gong能neng進jin行xing監jian控kong和he調tiao整zheng的de能neng力li有you可ke能neng大da幅fu提ti高gao效xiao率lv
，因yin為wei可ke以yi實shi時shi調tiao整zheng發fa動dong機ji、熱re管guan理li係xi統tong等deng組zu件jian。此ci外wai，添tian加jia設she備bei健jian康kang監jian控kong和he額e外wai的de安an全quan監jian控kong功gong能neng以yi後hou，可ke以yi更geng加jia密mi切qie地di監jian控kong維wei修xiu和he保bao養yang需xu求qiu，從cong而er及ji早zao發fa現xian問wen題ti，並bing更geng加jia有you效xiao地di安an排pai維wei修xiu工gong作zuo。WAIC工作組列出了可能從該技術受益的多種係統：

 

 

zaishangshuduogelizizhong，weifeijixitongjiankonggongnengtianjiawuxiantongxinlianshinanshangjianan。weileqieshiyouxiao
，xuduoxitongxuyaoyongdianchigongdian，bingqiexuyaochaochangshijiangongzuo，shenzhikenengchangdashunianbugenghuan。yaozaigonglvyouxiandehuanjingzhongdadaosuoxuchuanganqiliang，jiuyaocaiyongchuantongdianchiyiwaidenengyuan。yongnengyuancaijijishuzuoweitidaidianyuan，youliyutigaochuanganqidelinghuoxing
，youliyugaishanSWaP。

 

從單兵係統到航空航天應用，上述所有例子都展現出對無線通信和傳感器與日俱增的依賴，一些需要解決的新問題也隨之而來。ADI公gong司si正zheng在zai努nu力li為wei這zhe些xie種zhong類lei繁fan多duo的de問wen題ti提ti供gong一yi個ge綜zong合he性xing解jie決jue方fang案an。改gai進jin型xing無wu線xian通tong信xin收shou發fa器qi是shi該gai解jie決jue方fang案an的de關guan鍵jian。除chu此ci以yi外wai，我wo們men還hai在zai能neng源yuan采cai集ji和he傳chuan感gan器qi領ling域yu展zhan開kai了le研yan究jiu
，同tong時shi致zhi力li於yu提ti高gao全quan部bu三san種zhong設she備bei之zhi間jian的de互hu操cao作zuo性xing。

 

為了支持通信數據鏈，諸如AD9361一類的高度可配置收發器以及ADF7023 和ADF7024 等ISM頻段器件可為無線連接領域提供解決方案。AD9361和AD9364 均為高度可配置射頻到比特收發器，支持的通信鏈範圍為200 kHz至56 MHz，射頻頻率範圍為70 MHz至6 GHz。它們采用直接變頻架構，搭載有低噪聲放大器、混頻級、高速轉換器和數字信號處理算法(包括高級正交誤差校正算法)，封裝尺寸為10mm2，weikuandaitongxinliantigongleyigezhenzhengdeshepindaobitejiejuefangan。gaiqijianyijingguangfanyingyongzaijunshitongxinlingyu，yinweitamennengzhichidongtaizaipeizhi。leisidi，yinjubeiqiangdaderuanjianpeizhinengli

，haikezhenduixuduoqitatongxinshujulianxuqiu(與無人機部分所述要求相似)提供單一的解決方案。高度的可配置能力可實現真正意義上的軟件定義無線電(SDR)
，為將開發的一款硬件應用於多個係統創造了條件，尤其值得一指的是，其典型功耗不到1 W。

 

圖2. AD9361—寬帶收發器

 

圖3. ADF7023—ISM頻段收發器

 

ADF7023
、ADF7024和ADF7242均為超低功耗集成式收發器
，專門針對免許可的ISM頻段(433 MHz、868 MHz、915 MHz和2.4 GHz)而設計
，具有特別的波形調製功能
，頻移鍵控(FSK)或高斯頻移鍵控(GFSK)，並具有較低的數據速率

，ADF7024最高為300 kbps，ADF7242為2 Mbps。盡管這些器件不如AD9361靈活，但也集成了類似的功能，使器件能支持射頻到比特收發器。例如，ADF7024即可滿足這一要求
，封裝尺寸僅為5 mm2，接收模式下功耗低至12.8 mA
；在功率水平和長壽命至關重要的應用中

，可以用來收發傳感器數據。

 

進jin一yi步bu增zeng強qiang傳chuan感gan器qi技ji術shu與yu無wu線xian通tong信xin節jie點dian之zhi間jian的de融rong合he

，其qi必bi要yao性xing顯xian而er易yi見jian，推tui動dong半ban導dao體ti工gong業ye走zou向xiang兩liang大da要yao素su的de整zheng合he
，促cu使shi半ban導dao體ti工gong業ye提ti升sheng密mi切qie整zheng合he這zhe兩liang個ge要yao素su的de能neng力li。要yao完wan全quan解jie決jue傳chuan感gan器qi和he物wu聯lian網wang難nan題ti，可ke以yi采cai用yong綜zong合he性xing方fang法fa
，配pei合he使shi用yong多duo種zhong器qi件jian，借jie助zhu不bu斷duan增zeng強qiang的de傳chuan統tong型xing精jing密mi放fang大da器qi和he轉zhuan換huan器qi實shi現xian溫wen度du
、電流和電壓檢測。進一步說，采用MEMxingtuoluoyihejiasudujidezhongduodaohangxitonghejiankangjianhuxitongjubeijiankongdanbingyundongbingjinxinggenzongdeqianli，yekeyonglaijiankongxitongzhendong，bingzaijiancedaoyiwaiyundongshiquedingxitongjiankangzhuangkuang。

 

例如
，ADIS16488A iSensor® 就是一款完整的全集成式高性能慣性係統，其中包括一個三軸陀螺儀、一個三軸加速度計和一個三軸磁力計
，可以當作組件用在人員跟蹤係統或振動監控係統中。該係統以MEMjishuweiyituo
，tigongleyikuanjingjixingdeyundonggenzongjiejuefangan，keyizhiruhuojichengdaoshebeizhizhong，bingtongguowuxiantongxinxitongjierudanbingdiantai，ranhoujiangshujuchuanhuizhihuizhongxin，youcidazaochuyizhongquanmiandedanbinggenzongjiejuefangan，youqishizaiwuGPS信號的環境中，有助於增加搜索和救援行動的便利性。

 

圖4. 可能的無線傳感器互聯係統

 

類似地，用於振動監控應用時，ADIi和MEMqijiankeshixianjiqijiankangfenxigongneng，jinzaofaxiankenengchuxiandeshebeiguzhangwenti。youyuduianzhuangweizhiyaoqiujiaoyan，cileichuanganqiwangwangnanyianfang，danshi，ruguobadigonghaodianchigongdianxingshepinshoufaqiyuchuanganqijieheqilai
，jikeqingsongjiejueqijiananfangdewenti。zaizhezhongfanganxia，shujubeichuanshudaozhongyangjiankongzhuangzhi，yekenengtongguofengwohuoweixingtongxinwangluochuanhuiyuanchengjiankongzhan。

 

yishangzhishibingshanyijiao，haikekaolvcaiyongjiyuduozhongjishudexuduoqitaxuanxianghejiancexitong，dansuoyouzhexiexitongdouyikaoanquanshepintongxinlaizhuanfashuju。congzhenggehangkonghangtianlingyuheguofanglingyulaikan，wuxianwangluokuaisupuji，shujujiankonghefenfaxuqiukuaibuzengchang，ruguowurenxitongdeliyonglvdadaoyuqi
，zheyiqushiyouwangjiasutuijin。caiyongwuxianjishudezhuyaoyoushishi，keyitongshitigaoxiaolv、可再配置能力以及平台的整體安全性。這些特點推動著ADI公(gong)司(si)多(duo)種(zhong)產(chan)品(pin)線(xian)朝(chao)著(zhe)目(mu)標(biao)方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan)
，為(wei)實(shi)現(xian)新(xin)一(yi)代(dai)係(xi)統(tong)目(mu)標(biao)提(ti)供(gong)了(le)堅(jian)實(shi)保(bao)障(zhang)。由(you)於(yu)能(neng)夠(gou)運(yun)用(yong)安(an)全(quan)性(xing)更(geng)高(gao)並(bing)且(qie)支(zhi)持(chi)定(ding)製(zhi)波(bo)形(xing)的(de)商(shang)用(yong)技(ji)術(shu)，因(yin)此(ci)，物(wu)聯(lian)網(wang)必(bi)然(ran)會(hui)在(zai)現(xian)代(dai)和(he)未(wei)來(lai)航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)係(xi)統(tong)及(ji)國(guo)防(fang)係(xi)統(tong)中(zhong)發(fa)揮(hui)關(guan)鍵(jian)作(zuo)用(yong)。

 

本文轉載自亞德諾半導體。

 









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