無線通訊的最大訊號(hào)頻寬大約是載波頻率的 5% 左右,代表載波頻率越高,可實(shí)現(xiàn)的訊號(hào)頻寬也越大。像 4G-LTE 頻段最高頻率的載波在 2GHz 上下,可用頻寬就只有 100MHz。因此,如果未來 5G 使用毫米波頻段,頻寬便能輕松翻漲 10 倍,傳輸速率將巨幅提升。日前是德科技(Keysight)也與國研院芯片中心達(dá)成合作,以“毫米波前端電路系統(tǒng)技術(shù)”搭配是德科技的 5G 基頻訊號(hào)驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫軟件,供臺(tái)灣學(xué)界 5G 毫米波射頻前端技術(shù)教學(xué)及研究使用,加速實(shí)現(xiàn) 5G 技術(shù)。
除了次世代移動(dòng)通訊以外,毫米波在消費(fèi)與商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用上也潛力無窮,包括無線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)、機(jī)場(chǎng)安檢掃描等等,都能帶動(dòng)毫米波領(lǐng)域的進(jìn)一步研究與需求成長。
由于毫米波能提供無線通訊網(wǎng)絡(luò)中高頻訊號(hào)的測(cè)試、濾波和傳輸,也可應(yīng)用在軍事國防與航太方面,效能優(yōu)于傳統(tǒng)微波或紅外線感測(cè)技術(shù)。如裝設(shè)在飛機(jī)或是衛(wèi)星上的毫米波雷達(dá),就能進(jìn)行防碰撞預(yù)警感測(cè)、自主巡航控制、機(jī)器人視覺、空中防御監(jiān)測(cè)等功能。毫米波成像則能夠探測(cè)隱匿物品,如地底下或衣物掩蔽下的武器、炸藥或毒品等等。
頻譜分析的關(guān)鍵作用究竟有哪些
毫米波通訊具有高傳輸速率、可短距高頻應(yīng)用的特性,但也有其局限,如訊號(hào)衰減快、易受阻擋、覆蓋距離短等等,尤其在 60GHz 時(shí)更會(huì)承受約 20dB/km 的氧氣吸收損耗。因此,5G 通訊要應(yīng)用在高頻率的毫米波范圍內(nèi),必須確認(rèn)這些頻率能在多路徑環(huán)境中順利運(yùn)作,以及可用于非可視距離通訊。
在探索未知的高頻訊號(hào)領(lǐng)域中,頻譜分析是電子工程技術(shù)人員不可或缺的步驟環(huán)節(jié);而他們用來進(jìn)行頻譜分析儀器的效能,便會(huì)左右研究的成果。現(xiàn)代信號(hào)分析儀比一般頻譜分析儀功能更全面,除了頻域外,還能提供時(shí)域及調(diào)變域的分析,應(yīng)用的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛:諸如衛(wèi)星系統(tǒng)、無線電通信系統(tǒng)、移動(dòng)電話系統(tǒng)基地臺(tái)輻射場(chǎng)強(qiáng)的量測(cè)、電磁干擾等高頻信號(hào)的偵測(cè)與分析,同時(shí)也能研究訊號(hào)成分、訊號(hào)失真度、訊號(hào)衰減量、電子組件增益等特性。
通常每次量測(cè)所包含的射頻訊號(hào),皆無法預(yù)期它隨時(shí)間改變的狀況,技術(shù)人員或科學(xué)家往往面臨罕見、短暫的事件影響,或是訊號(hào)被較強(qiáng)的雜訊遮罩等問題。而為了查看、擷取并分析最飄忽不定的訊號(hào),例如要在充斥各種訊號(hào)的環(huán)境中迅速找出脈沖或間歇訊號(hào),就得靠信號(hào)分析儀的“即時(shí)頻譜”功能。這也意味著信號(hào)分析儀必須以夠快的速度對(duì)輸入訊號(hào)取樣,處理感興趣的頻段中所有訊號(hào)量;也能連續(xù)執(zhí)行所有計(jì)算,以便分析輸出跟上輸入訊號(hào)的變化。