แนวทางการออกแบบ RF แบบบูรณาการที่ปรับเปลี่ยนแบนด์วิดท์การแบ่งช่องสัญญาณของระบบภารกิจทางอากาศได้

ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์แบนด์วิดท์ที่ผลักดันกระบวนการดิจิทัลให้ก้าวไปข้างหน้า การบูรณาการ RF จะยกระดับขึ้นไปสู่ระดับที่สูงกว่าเดิมด้วยแบนด์วิดท์ที่กว้างขึ้น และมีการลดลงอย่างต่อเนื่องทั้งในด้านขนาด น้ำหนัก และต้นทุน นอกจากนี้ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงเชิงปฏิวัติในด้านโครงสร้างฮาร์ดแวร์ของระบบและโครงสร้างแบบบูรณาการ และการทำให้ฮาร์ดแวร์มีความเป็นมาตรฐานทั่วไปจะกลายเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ผ่านการบูรณาการระบบภารกิจบนอากาศยานและการออกแบบให้มีขนาดเล็กลง เสาอากาศจากทุกระบบสามารถถูกรวมสรุปหรือสร้างโครงสร้างใหม่ให้เหลือจำนวนเสาอากาศที่น้อยลงตามย่านความถี่และฟังก์ชัน นอกจากนี้ ยังมีการประมวลผลแบบบูรณาการกับเสาอากาศ วงจรอนาล็อก วงจรควบคุม วงจรดิจิทัล และเครือข่ายการเชื่อมต่อ เพื่อให้สามารถสร้างระบบทรานซีฟเวอร์ RF ที่มีสเปกตรัมความถี่กว้าง หลายช่องสัญญาณ และมีความสามารถในการปรับตัวเองได้ วัตถุประสงค์ของการบูรณาการ RF อยู่ที่การลดต้นทุน น้ำหนัก และขนาด เพื่อให้ผู้ใช้มองว่าต้นทุนอยู่ในระดับที่ยอมรับได้ พร้อมทั้งความใช้ประโยชน์และความน่าเชื่อถือเพิ่มสูงขึ้น จากการทดลองพิสูจน์ให้เห็นว่า MTBCF (Mean Time Between Critical Failures) ของระบบแบบบูรณาการสามารถเพิ่มขึ้นได้ถึงสองเท่า ผ่านแนวทางการใช้ทรัพยากรร่วมกัน การทำให้เป็นโมดูล การแบ่งปันทรัพยากร ความสามารถในการทดสอบ และการปรับโครงสร้างใหม่ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่กล่าวถึงข้างต้น

การวิเคราะห์การออกแบบ RF แบบบูรณาการ

เนื่องจากข้อจำกัดหลายประการของอสังหาริมทรัพย์บนท่าเรือ น้ำหนัก พื้นที่ และแหล่งจ่ายไฟ ระบบภารกิจบนอากาศยานจึงนำการออกแบบแบบบูรณาการมาใช้เพื่อผสานรวมและใช้ทรัพยากรร่วมกันกับฟังก์ชันที่คล้ายคลึงกัน ดังนั้น ในขณะที่ยังคงรับประกันการบรรลุค่าดัชนีการทำงานของระบบ เป้าหมายต่าง ๆ เช่น น้ำหนักเบา การมีขนาดเล็กลง และการใช้พลังงานต่ำ จะสามารถบรรลุได้เพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนดในการประกอบอากาศยาน

a.จากมุมมองของข้อจำกัดของระบบ เสาอากาศบนเซนเซอร์ทั้งหมดและระบบทรานซีฟเวอร์คิดเป็นสัดส่วนส่วนใหญ่ของทั้งระบบในด้านน้ำหนัก พื้นที่ใช้งาน และการใช้พลังงาน โดยทำหน้าที่ในการปล่อยสัญญาณและรับรู้สัญญาณ เพื่อให้เป็นไปตามความต้องการทั้งหมดที่กล่าวถึงข้างต้น จึงมีความจำเป็นต้องดำเนินการออกแบบระบบ RF แบบบูรณาการ:
ข.จากมุมมองด้านขีดความสามารถของระบบ การให้ข้อเสนอแนะอย่างรวดเร็วตามความต้องการทางทหารจำเป็นต้องอาศัยความยืดหยุ่นในการทำงานในระดับสูงมาก เพื่อให้สามารถเพิ่มฟังก์ชันใหม่ได้ด้วยต้นทุนต่ำภายในระยะเวลาอันสั้น เพื่อให้บรรลุการอัปเกรดระบบอย่างรวดเร็วและการขยายขีดความสามารถของฟังก์ชัน
ค.จากมุมมองของการปรับปรุงการกำหนดค่าอุปกรณ์ การดำเนินการออกแบบแบบบูรณาการ การเก็บข้อมูลแบบดิจิทัล และการแบ่งปันข้อมูลเป็นวิธีที่มีประสิทธิผล
ง.จากมุมมองด้านความยืดหยุ่นของแพลตฟอร์ม การประยุกต์ใช้การออกแบบ RF แบบบูรณาการช่วยให้อากาศยานบรรทุกสามารถตอบสนองความต้องการด้านความสามารถในการประกอบผ่านการลดน้ำหนักและการจ่ายพลังงาน นอกจากนี้ ยังสามารถแก้ไขปัญหาต่าง ๆ ได้อย่างมีประสิทธิผล เช่น การบังสัญญาณ การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า และการเพิ่มขึ้นของพื้นที่สะท้อนอันเป็นผลมาจากการเพิ่มจำนวนเสาอากาศ

คุณลักษณะของ RF แบบบูรณาการ

เพื่อให้สอดคล้องกับทรัพยากรที่จำกัดบนแพลตฟอร์มและตอบสนองความต้องการของปฏิบัติการทางทหาร จึงมีการใช้โครงสร้างแบบเปิดในระบบภารกิจทางอากาศ โดยมีโมดูลพื้นฐานที่ช่วยสนับสนุนระบบทั้งหมด การออกแบบ RF แบบบูรณาการได้ผสานการตรวจจับด้วยเรดาร์ การตรวจจับแบบพาสซีฟ การสื่อสาร/ลิงก์ข้อมูล และระบบ IFF (Identification Friend or Foe – การระบุฝ่ายมิตรหรือศัตรู) เข้าด้วยกัน เพื่อให้สามารถสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบบูรณาการที่มีคุณลักษณะรองรับหลายย่านความถี่ หลายรูปแบบการทำงาน และสามารถปรับตัวได้ด้วยตนเอง

คุณลักษณะของ RF แบบบูรณาการประกอบด้วย:

a.การก่อสร้าง RF แบบเปิด
ข.การบูรณาการอย่างเต็มรูปแบบของการเปลี่ยนผ่านสู่ดิจิทัล การทำให้เป็นโมดูล การทำให้เป็นแบบทั่วไป และการทำให้เป็นมาตรฐาน
ค.สามารถทำงานได้อย่างแข็งแกร่งและทนทานต่อความผิดพลาด
ง.ความสามารถในการพัฒนาต่อยอด
จ.ความน่าเชื่อถือสูง การเข้าถึงการสนับสนุน การขยายขีดความสามารถ น้ำหนักเบา และต้นทุนต่ำ เป็นต้น

องค์ประกอบในการออกแบบ RF แบบบูรณาการ

• องค์ประกอบการออกแบบของการผสานการรับสัญญาณวิทยุ

การบูรณาการการรับสัญญาณวิทยุหมายถึงกระบวนการที่ระบบภารกิจต่าง ๆ ใช้ช่องสัญญาณอินพุต RF ร่วมกันและบรรลุการทำงานในการรับสัญญาณของตนเอง ฟังก์ชันของช่องสัญญาณรับกำหนดให้สัญญาณ RF ที่รับโดยเสาอากาศรับต้องถูกขยาย กรอง แปลงความถี่ แปลงเป็นสัญญาณดิจิทัล และผ่านการประมวลผลสัญญาณเบื้องต้น จากนั้นจึงส่งออกไปยังตัวประมวลผลแกนกลางแบบบูรณาการเพื่อทำการประมวลผลสัญญาณและประมวลผลข้อมูล สัญญาณหนึ่งสัญญาณอาจต้องใช้หลายช่องสัญญาณรับที่ต้องทำงานร่วมกัน โดยมีข้อกำหนดด้านสมรรถนะรวมถึงการแบ่งปันการโอนย้ายเครือข่าย การขยายสัญญาณรบกวนต่ำ กำไรของช่องสัญญาณ AGC ช่วงไดนามิก แบนด์วิดท์ของช่องสัญญาณ และความสมดุลของช่องสัญญาณ

ควรคำนึงถึงองค์ประกอบต่อไปนี้เกี่ยวกับการผสานรวมการรับสัญญาณวิทยุ:

a.ความถี่ในการทำงาน
ข.แบนด์วิดท์ชั่วขณะของช่องสัญญาณรับ
ค.ไดนามิกชั่วขณะของสัญญาณรับ
ง.ความไวของสัญญาณรับ
อ.แบนด์วิดท์ขาออกมีค่ามากกว่าแบนด์วิดท์รวมเมื่อภารกิจทั้งหมดใช้ช่องสัญญาณเดียวกัน

• องค์ประกอบการออกแบบของการผสานการปล่อยคลื่นความถี่วิทยุ

การบูรณาการการปล่อยคลื่น RF ทำให้ระบบภารกิจที่แตกต่างกันสามารถใช้ช่องสัญญาณเอาต์พุต RF ร่วมกันเพื่อทำหน้าที่ปล่อยสัญญาณของตนเองได้ ช่องสัญญาณการปล่อยสัญญาณจะให้รูปคลื่นสัญญาณ การมอดูเลต การแปลงความถี่ การขยายสัญญาณขับ และกำลังขับที่ถูกส่งไปยังเสาอากาศ สมรรถนะหลักของมันอยู่ที่รูปคลื่นสัญญาณ ความเสถียรของสัญญาณ การขยายของช่องสัญญาณ ช่วงไดนามิก กำลังขับ และความบริสุทธิ์ของสเปกตรัมเอาต์พุต

ควรพิจารณาองค์ประกอบต่อไปนี้เกี่ยวกับการผสานการปล่อยคลื่นความถี่วิทยุ (RF):

a.ความถี่ในการทำงาน
ข.แบนด์วิดท์ชั่วขณะของช่องสัญญาณการปล่อย
ค.SFDR (Spurious Free Dynamic Range) ของสัญญาณที่ปล่อยออกมา
ง.ความถี่ของสัญญาณที่ปล่อยออกมา
อ.รูปคลื่นสัญญาณเอาต์พุต

องค์ประกอบที่กล่าวถึงข้างต้นควรถูกทำให้มั่นใจได้ด้วยการปล่อยคลื่น RF แบบบูรณาการ ซึ่งแตกต่างจากการบูรณาการการรับสัญญาณวิทยุที่สามารถรับสัญญาณได้ในเวลาเดียวกัน ยังมีปัญหาบางประการคงอยู่ในการปล่อยสัญญาณในเวลาเดียวกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเกิดกับรูปคลื่นแบนด์วิดท์กว้าง ประเด็นสำคัญอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าการปล่อยสัญญาณร่วมจากหลายแหล่งต้องการความเป็นเชิงเส้นในระดับสูงจากเครื่องขยายกำลัง

วิธีการออกแบบ RF แบบบูรณาการ

• วิธีการออกแบบการรวมช่องเปิดเสาอากาศ

เสาอากาศแบบบูรณาการหรือแผงเสาอากาศเป็นองค์ประกอบทางกายภาพที่สำคัญซึ่งมีส่วนช่วยต่อระบบภารกิจบนอากาศ และทำหน้าที่แปลงพลังงานคลื่นความถี่วิทยุ (RF) ทางไฟฟ้าในอวกาศให้เป็นพลังงานคลื่นความถี่วิทยุทางไฟฟ้าความถี่สูงผ่านทางระบบย่อยต่าง ๆ ตามข้อกำหนดในด้านโดเมนอากาศ โดเมนความถี่ โดเมนเวลา และโดเมนการมอดูเลต ร่วมกับคุณสมบัติด้านฟังก์ชัน โหมดการทำงาน ช่วงความถี่ในการทำงาน พื้นที่อากาศที่ครอบคลุม ระยะเวลาการทำงาน โหมดการมอดูเลต โพลาไรเซชัน และความสามารถในการปรับตัวให้เหมาะสมกับการใช้งานบนอากาศ เสาอากาศทุกประเภทจึงควรถูกบูรณาการและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีล้ำสมัยในการออกแบบเสาอากาศให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เช่น แบนด์วิดท์กว้างเป็นพิเศษ การแนบตามผิวโครงสร้าง การย่อขนาด ช่องเปิดร่วม และการปรับโครงสร้างใหม่ เป้าหมายการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดควรบรรลุในด้านดัชนี ปริมาตร น้ำหนัก และต้นทุน และเสาอากาศทุกประเภทควรได้รับการออกแบบแบบบูรณาการ โดยให้ฟังก์ชันและความถี่ได้รับการปลดปล่อยและปรับให้เหมาะสม เพื่อให้สามารถบูรณาการช่องเปิดของเสาอากาศได้ในที่สุด

a. การออกแบบแบบบูรณาการด้วยข้อกำหนดต่าง ๆ เช่น ความถี่ในการทำงาน การครอบคลุมโดเมนอากาศ และการพิจารณาโพลาไรซ์ ควรใช้เสาอากาศที่มีแบนด์วิดท์สูง ประสิทธิภาพสูง และอัตราขยายสูง และเสาอากาศหรือแอโนเทนนาอาเรย์ควรได้รับการออกแบบอย่างเป็นเอกภาพพร้อมทั้งทำให้การจำแนกประเภทของเสาอากาศมีความเรียบง่ายขึ้น

b. การออกแบบช่องรับแสงแบบบูรณาการเมื่อเป็นไปตามความต้องการด้านสมรรถนะของเสาอากาศแล้ว ควรดำเนินการออกแบบช่องเปิดร่วมบนเสาอากาศหรือแผงเสาอากาศให้ได้มากที่สุด โดยมีเป้าหมายการออกแบบที่เหมาะสมในด้านต้นทุน ปริมาตร และน้ำหนัก โดยอ้างอิงจากการพิจารณาความถี่ทำงานของเสาอากาศ ตำแหน่งการติดตั้ง ขนาดพื้นที่และช่วงการครอบคลุม ตลอดจนผลการอภิปรายพื้นฐาน การออกแบบช่องเปิดร่วมจะถูกนำมาใช้กับเสาอากาศที่มีตำแหน่งการติดตั้งใกล้เคียงกัน เพื่อให้สามารถจัดวางเสาอากาศหลายตัวหรือแผงเสาอากาศหลายชุดไว้ในช่องเปิดเดียวกัน เพื่อลดพื้นที่ติดตั้งเสาอากาศและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ช่องเปิด

c. การออกแบบการใช้เสาอากาศร่วมกันเมื่อพูดถึงเสาอากาศที่มีข้อกำหนดดัชนีใกล้เคียงกันในด้านความถี่การทำงาน ประเภทโพลาไรเซชัน กำไรของเสาอากาศ และพื้นที่ครอบคลุม การออกแบบการใช้เสาอากาศร่วมกันจะดำเนินการผ่านการสลับสวิตช์ การใช้ตัวรวมสัญญาณหรือตัวแยกสัญญาณ และการใช้งานแบบแบ่งเวลา เพื่อให้จำนวนเสาอากาศลดลงให้น้อยที่สุด

• การออกแบบการบูรณาการส่วนหน้าของ RF

โดยอาศัยเทคโนโลยีอุปกรณ์แบนด์วิดท์กำลังสูง เทคโนโลยีไมโครซิสเต็ม เทคโนโลยี MEMS (ไมโครอิเล็กโตรเมคานิคอลซิสเต็ม) และเทคโนโลยีแบบกระจาย จึงได้มีการสร้างระบบมาตรฐาน RF แบบบูรณาการขึ้นผ่านการออกแบบให้มีความเป็นมาตรฐาน การทำให้เป็นดิจิทัล และการทำให้เป็นโมดูล นอกจากนี้ ยังได้มีการจัดตั้งช่องสัญญาณรับ–ส่ง RF ทั่วไปและแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ เพื่อให้ช่องสัญญาณของระบบ RF สามารถรองรับสเปกตรัมทั้งหมด สามารถปรับโครงสร้างใหม่ได้ เป็นดิจิทัล และเป็นไมโครซิสเต็ม

ตามข้อกำหนดการพัฒนาทั่วไปของระบบภารกิจบนอากาศยานและคำจำกัดความโครงสร้างของระบบ ร่วมกับหลักการออกแบบแบบบูรณาการ วิธีการออกแบบการบูรณาการส่วนหน้าคลื่นความถี่วิทยุ (RF Front End) ประกอบด้วยประเด็นต่อไปนี้:
a. การแบ่งช่องสัญญาณ RFควรทำลายความแยกส่วนและการทำงานแบบเฉพาะของแต่ละระบบย่อยเชิงฟังก์ชัน และให้ระบบ RF ทั้งหมดได้รับการออกแบบการแบ่งช่องสัญญาณ เพื่อให้ช่องสัญญาณรับ–ส่ง RF สามารถรองรับสเปกตรัมทั้งหมดและบูรณาการร่วมกันโดยทั่วไป
b. การทำให้ทรัพยากรเป็นแบบแยกส่วนทรัพยากรฮาร์ดแวร์ทั้งหมดได้รับการออกแบบผ่านโครงเฟรมระนาบ แบ็กเพลน และโมดูลที่เข้ากันได้กับมาตรฐาน เพื่อให้สามารถบรรลุการประกอบที่เป็นแบบเดียวกัน การจ่ายพลังงาน และการกระจายความร้อนของโมดูลทรัพยากรฮาร์ดแวร์
c. การทำให้โมดูลทั่วไปโมดูลทรัพยากรสาธารณะส่วนหน้าคลื่นความถี่วิทยุ (RF front end) ผ่านการออกแบบให้เป็นแบบทั่วไป ซึ่งรวมถึงโมดูลจ่ายไฟ โมดูลรับสัญญาณ และโมดูลสวิตช์ และการออกแบบให้เป็นแบบทั่วไปกำลังถูกนำไปใช้กับโมดูลการประมวลผลล่วงหน้าหลายฟังก์ชันอย่างค่อยเป็นค่อยไป ด้านหนึ่ง การออกแบบโมดูลให้เป็นแบบทั่วไปช่วยลดการจำแนกประเภทของทรัพยากร อีกด้านหนึ่ง ยังเป็นการวางรากฐานสำหรับการสำรองและการสร้างฟังก์ชันใหม่อีกด้วย
d. การทำมาตรฐานส่วนต่อประสานมีการใช้บัสมาตรฐานในส่วนหน้าของ RF และเครือข่ายเซ็นเซอร์ถูกเชื่อมต่อผ่านโมดูลอินเทอร์เฟซทั่วไปที่ออกแบบให้เป็นแบบเดียวกัน การทำมาตรฐานของอินเทอร์เฟซสามารถลดประเภทและจำนวนของบัสระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการเชื่อมต่อระหว่างระบบต่าง ๆ
e. การรวมเป็นหนึ่งเดียวของการจัดการทรัพยากรโมดูลอินเทอร์เฟซทั่วไปที่ส่วนหน้าสัญญาณ RF จะรับและวิเคราะห์คำขอการจัดการทรัพยากรจากโปรเซสเซอร์หลักอย่างเป็นแบบเดียวกัน และส่งต่อไปยังโมดูลการประมวลผลล่วงหน้าที่เกี่ยวข้องและโมดูลอื่น ๆ โดยการจัดการส่วนหน้าสัญญาณ RF จะดำเนินการอย่างเป็นแบบเดียวกัน

วิธีการออกแบบการทำให้เป็นแบบแยกโมดูล

ส่วนเซนเซอร์ที่เป็นของระบบภารกิจทางอากาศ ซึ่งรวมถึงวงจรแอนะล็อกที่ส่วนหน้าคลื่นความถี่วิทยุ (RF front end) และวงจรดิจิทัลที่ส่วนหลังคลื่นความถี่วิทยุ (RF rear end) ใช้โครงสร้างระบบแบบเปิด และใช้โมดูลฮาร์ดแวร์มาตรฐานที่มีฟังก์ชันแตกต่างกันและมีชนิดไม่มาก ประกอบด้วย โมดูลส่วนหน้าคลื่นความถี่วิทยุ โมดูลรับสัญญาณทั่วไป โมดูลการประมวลผลล่วงหน้า โมดูลประมวลผลสัญญาณ โมดูลการส่งหลายความถี่ โมดูลมอดูเลเตอร์อเนกประสงค์ หน่วยอินเทอร์เฟซเสาอากาศ และอาร์เรย์สวิตช์เมทริกซ์ โมดูลเหล่านี้สามารถผสมผสานกันแบบไดนามิกตามความต้องการด้านฟังก์ชัน RF ของเซนเซอร์ เพื่อให้บรรลุฟังก์ชันของเซนเซอร์ต่างชนิดกันได้ โดยสามารถออกแบบและผลิตตามมาตรฐานโครงสร้างที่เข้มงวดและมีขนาดสม่ำเสมอ และติดตั้งใช้งานบนโครงยึดติดตั้งมาตรฐานได้

หน่วยอินเทอร์เฟซเสาอากาศทำหน้าที่สลับสัญญาณ RF โดยรับผิดชอบในการส่งสัญญาณ RF ที่รับโดยเสาอากาศไปยังโมดูลส่วนหน้าสัญญาณ RF เมื่อเชื่อมต่อกับโมดูลเครื่องส่งหลายความถี่ หน่วยอินเทอร์เฟซเสาอากาศจะส่งสัญญาณ RF ที่พร้อมสำหรับการแพร่กระจายไปยังเสาอากาศที่สอดคล้องกัน หน่วยอินเทอร์เฟซเสาอากาศสามารถจัดการและแก้ไขความขัดแย้งที่อาจเกิดขึ้นเมื่อสัญญาณรับ–ส่งใช้เสาอากาศร่วมกัน

โมดูลรับสัญญาณส่วนหน้าคลื่นความถี่วิทยุ (RF front end reception module) ทำหน้าที่แปลงสัญญาณ RF ให้เป็นสัญญาณความถี่กลางมาตรฐาน และสวิตช์ความถี่กลางจะส่งผ่านสัญญาณความถี่กลางที่ได้จากโมดูลรับสัญญาณส่วนหน้า RF ไปยังโมดูลรับสัญญาณทั่วไป รวมถึงส่งสัญญาณมอดูเลตความถี่กลางที่สร้างโดยมอดูเลเตอร์อเนกประสงค์ไปยังโมดูลเครื่องส่งที่สอดคล้องกัน สวิตช์ความถี่กลางมีหน้าที่แก้ไขความขัดแย้งที่อาจเกิดขึ้นเมื่อสัญญาณรับ–ส่งความถี่กลางมีการใช้งานร่วมกันระหว่างโมดูลรับสัญญาณทั่วไปและโมดูลมอดูเลเตอร์อเนกประสงค์

สัญญาณความถี่ปานกลางจะถูกส่งไปยังตัวประมวลผลสัญญาณล่วงหน้า หลังจากผ่านการประมวลผลโดยโมดูลรับสัญญาณทั่วไป ซึ่งรวมถึงการกรองแบบแถบผ่าน การแปลง A/D และ DDC (Digital Down Conversion) แล้ว ตัวประมวลผลสัญญาณล่วงหน้าจะทำการกรองแบบแมตช์กับสัญญาณหลังการทำให้เป็นดิจิทัลโดยโมดูลรับสัญญาณทั่วไป พร้อมทั้งดำเนินการแปลงเฟสของสัญญาณเบสแบนด์ การจับพัลส์ และการกระจายสเปกตรัมแบบดิจิทัลให้เสร็จสมบูรณ์ นอกจากนี้ ยังแบ่งเบาภาระการประมวลผลบางส่วนของตัวประมวลผลสัญญาณ และสัญญาณดิจิทัลหลังการประมวลผลล่วงหน้าจะถูกส่งไปยังโมดูลประมวลผลสัญญาณ ในกระบวนการส่ง ตัวประมวลผลสัญญาณล่วงหน้าจะส่งสัญญาณเบสแบนด์ไปยังตัวมอดูเลตแบบมัลติฟังก์ชันหลังจากดำเนินการกระจายสเปกตรัมแบบดิจิทัลและการปรับรูปร่างพัลส์แล้ว

โมดูลประมวลผลสัญญาณมีหน้าที่รับผิดชอบการประมวลผลสัญญาณของฟังก์ชันเซ็นเซอร์ทั้งหมด รวมถึงการดีมอดูเลต การปรับสมดุลช่องสัญญาณแบบปรับตัวเอง การเข้ารหัสและถอดรหัสเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาด และการเข้ารหัสและถอดรหัสข้อมูล

วิธีการออกแบบการแบ่งช่องสัญญาณ

เมื่อหลายช่องสัญญาณทำงานร่วมกันหรือทำงานอย่างอิสระที่ส่วนหน้าคลื่นความถี่วิทยุแบบบูรณาการ และมีการประมวลผลรูปคลื่นสัญญาณหนึ่ง ๆ ทรัพยากรของโมดูลฮาร์ดแวร์ทั้งหมดสามารถถูกรวมเข้าด้วยกันภายในเครือข่ายการแปลงแบบดิจิทัลเพื่อสร้างเธรดฮาร์ดแวร์ที่รองรับการประมวลผลรูปคลื่นสัญญาณ ส่วนหน้าคลื่นความถี่วิทยุแบบบูรณาการสามารถรองรับเธรดฮาร์ดแวร์หลายเธรดที่สามารถทำงานอย่างสม่ำเสมอหรืออย่างอิสระให้สอดคล้องกับกลยุทธ์การสแกนเสาอากาศหรือกระบวนการประมวลผลสัญญาณ ดังนั้น ส่วนหน้าคลื่นความถี่วิทยุของระบบจึงสามารถประมวลผลสัญญาณหลายตัวพร้อมฟังก์ชันหลากหลายตามความต้องการในการประมวลผลข้อมูลของระบบได้ ช่องสัญญาณสำรองยังคงมีอยู่ในช่องสัญญาณของ RF การจูน และความถี่กลาง เพื่อให้ช่องสัญญาณทั้งหมดสามารถสำรองซึ่งกันและกันได้เพื่อเพิ่มความเชื่อถือได้ของระบบ หากมีปัญหาเกิดขึ้นกับช่องสัญญาณบางช่องที่ไม่สามารถรองรับการประมวลผลแบบขนานของสัญญาณหลายตัวได้อย่างสมบูรณ์ ก็สามารถสร้างเธรดการประมวลผลแบบขนานหรือแบบแบ่งเวลาในรูปแบบต่าง ๆ ได้ตามโหมดการทำงานของระบบและลำดับความสำคัญของการประมวลผลสัญญาณ

วิธีการออกแบบของการทำให้เป็นไมโครซิสเต็ม

ไมโครซิสเท็มผสานองค์ประกอบต่าง ๆ เช่น เซนเซอร์ วงจรอ่านข้อมูล โปรเซสเซอร์สัญญาณดิจิทัล AD/DA องค์ประกอบทรานซีฟเวอร์ และแหล่งจ่ายไฟ ให้อยู่ภายในช่วงระดับไมโครเมตร เพื่อให้สามารถลดขนาดและการใช้พลังงานของระบบและโครงสร้างได้อย่างมาก การกำหนดโครงสร้างของไมโครซิสเท็มช่องสัญญาณทรานซีฟเวอร์ RF อุปกรณ์และองค์ประกอบต่าง ๆ ร่วมกับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี 3S (Sop, Sip, Soc) นำไปสู่การพัฒนาที่สำคัญของย่านความถี่กว้าง

เทคโนโลยีชั้นนำ

• เทคโนโลยีการออกแบบแบบบูรณาการของระบบ

เทคโนโลยีการออกแบบแบบบูรณาการของระบบมีบทบาทที่มีศักยภาพในการบรรลุการบูรณาการของระบบภารกิจ ใช้ประโยชน์สูงสุดจากประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิด และทำให้มั่นใจในขีดความสามารถทางทหารแบบบูรณาการ โดยมุ่งเน้นมุมมองเชิงระบบ การบูรณาการจำเป็นต้องดำเนินการกับองค์ประกอบ โครงสร้าง ฟังก์ชัน และวิธีการเชื่อมต่อระหว่างกัน เพื่อให้การออกแบบบูรณาการของระบบภารกิจได้รับการปรับให้เหมาะสม สอดคล้องกับภารกิจทางทหารและข้อกำหนดของภารกิจ การออกแบบการบูรณาการระบบภารกิจมีหน้าที่ในการกำหนด วิเคราะห์ ออกแบบ ทดสอบ และประเมินผลทั้งระบบ เพื่อขับเคลื่อนให้ระบบภารกิจสอดคล้องกับความต้องการของภารกิจในด้านฟังก์ชัน ประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ การบำรุงรักษา ความสามารถในการสนับสนุน และต้นทุนตลอดวงจรชีวิต ผู้ออกแบบระบบควรมีส่วนร่วมในการวางแผนและการวิจัยให้สอดคล้องกับโครงการพื้นฐานที่เป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรม มีความยั่งยืนระยะยาว และมีลักษณะเป็นโครงการพื้นฐานสำคัญ

• เทคโนโลยีการออกแบบโครงสร้างระบบเปิด

การสร้างระบบแบบเปิดเป็นประโยชน์ต่อการก่อตัวของระบบกระจาย ช่วยอำนวยความสะดวกในการเชื่อมต่อและการทำงานร่วมกันระหว่างฮาร์ดแวร์จากผู้ผลิตต่าง ๆ คอมพิวเตอร์ที่มีหมายเลขรุ่นแตกต่างกันหรืออื่น ๆ ทำให้สะดวกต่อการย้ายถ่ายและการปรับใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ รวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพและการขยายฟังก์ชันของระบบ นอกจากนี้ยังช่วยย่นระยะเวลาการวิจัยและพัฒนาเนื่องจากรองรับขนาดของระบบที่เปลี่ยนแปลงได้

กุญแจสำคัญของการสร้างระบบเปิดอยู่ที่การผลิตและความสอดคล้องของส่วนต่อประสานมาตรฐานต่าง ๆ เพื่อให้หน่วยงานพัฒนาและผลิตผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันสามารถปฏิบัติตามมาตรฐานและข้อบังคับเดียวกันได้ นอกจากฮาร์ดแวร์แล้ว ซอฟต์แวร์ก็มีส่วนเกี่ยวข้องในการสร้างระบบเปิดเช่นกัน โดยยังคงมีบทบาทสำคัญในระบบเปิดของซอฟต์แวร์ การนำกลับมาใช้ใหม่ได้ และการปรับขนาดที่ยืดหยุ่น นอกจากนี้ ยังถือเป็นมาตรการสำคัญในการลดต้นทุนตลอดวงจรชีวิตของระบบและระยะเวลาการพัฒนา ซอฟต์แวร์ระบบภารกิจแบบบูรณาการเวอร์ชันใหม่ควรเป็นไปตามมาตรฐานและข้อบังคับที่เป็นเอกภาพ และคุณสมบัติบางประการของซอฟต์แวร์ รวมถึงการนำกลับมาใช้ใหม่ได้ การทำให้เป็นมาตรฐาน การทำให้มีความชาญฉลาด การถ่ายโอนย้ายได้ และความเชื่อถือได้ ควรถูกรวมอยู่ในพารามิเตอร์ลักษณะเฉพาะของเทคโนโลยีซอฟต์แวร์เชิงตัวแทนด้วย

• เทคโนโลยีการออกแบบความสมบูรณ์ของช่องเปิดเสาอากาศ

ในฐานะส่วนสำคัญของระบบภารกิจทางอากาศ เสาอากาศหรือแผงเสาอากาศมีหน้าที่ในการส่งและรับสัญญาณวิทยุจำนวนมาก เนื่องจากมีองค์ประกอบของระบบจำนวนมาก ความต้องการต่อชนิดและจำนวนของเสาอากาศจึงเพิ่มสูงขึ้น และมีความต้องการที่แตกต่างกันในด้านช่วงความถี่ในการทำงาน โหมดโพลาไรซ์ กำไรของเสาอากาศ และพื้นที่อากาศที่ครอบคลุม นอกจากนี้ เนื่องจากข้อจำกัดของพื้นที่บนแพลตฟอร์มทางอากาศและตำแหน่งติดตั้งเสาอากาศ ทำให้การจัดวางเสาอากาศของระบบทำได้ยาก ส่งผลให้เกิดความต้องการอย่างเข้มงวดในการลดจำนวนเสาอากาศลง

เพื่อให้การจัดวางเสาอากาศของระบบมีความซับซ้อนน้อยลง ควรดำเนินการออกแบบบูรณาการเสาอากาศหรืออาเรย์เสาอากาศหลังจากที่ได้ตอบสนองความต้องการด้านความเข้ากันได้ของเสาอากาศกับฟังก์ชันต่าง ๆ แล้ว เสาอากาศทั้งหมดควรถูกรวมและใช้งานร่วมกันเพื่อให้เป็นส่วนหน้าร่วมของเซนเซอร์ ทำให้สามารถใช้ช่องเปิดของเสาอากาศในลักษณะบูรณาการได้ นอกจากนี้ เพื่อให้มั่นใจถึงความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) ระหว่างฟังก์ชันต่าง ๆ ขณะระบบทำงาน ควรดำเนินการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการจัดวางเสาอากาศในระบบ เพื่อลดผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเสาอากาศและลดผลกระทบซึ่งกันและกันระหว่างเสาอากาศให้เหลือน้อยที่สุด

• เทคโนโลยี CIP

CIP ที่มีการบูรณาการระดับสูงในระบบนั้นผสานเทคโนโลยีล้ำสมัยหลายอย่างเข้าไว้ด้วยกัน และมีการประมวลผล การคำนวณ การควบคุม และการจัดการจำนวนมากที่เสร็จสมบูรณ์ภายในตัวมันเอง CIP รับผิดชอบการประมวลผลแบบบูรณาการ การหลอมรวมข้อมูล การคำนวณภารกิจ การสร้างข้อมูลภาพวิดีโอ การคำนวณการนำร่อง การจัดการอาวุธสำรอง การสำรองข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์และการจัดการการป้องกัน การจัดการการสื่อสาร การควบคุมระบบและการตรวจสอบความขัดข้อง การตรวจสอบและการสร้างใหม่ของข้อมูลอินพุตจากเซนเซอร์ ลักษณะสำคัญจำนวนมากของระบบภารกิจรุ่นใหม่ถูกรวมอยู่ใน CIP ซึ่งในเชิงเทคนิคทำให้สามารถใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของโมดูลร่วม ระบบประมวลผลแบบขนาน และระบบปฏิบัติการแบบกระจายเวลาจริงได้อย่างเต็มที่ จัดการทรัพยากรด้วยแกนกลางที่ใช้ร่วมกัน และปรับปรุงสมรรถนะและความเชื่อถือได้เพื่อตอบสนองความต้องการด้านขีดความสามารถในการประมวลผลบนอากาศยานและการพัฒนาอย่างรวดเร็วของขีดความสามารถในการคำนวณ

• เทคโนโลยีการทำให้ช่องสัญญาณ RF แบบบรอดแบนด์เป็นดิจิทัลที่ปรับแต่งได้

ระบบภารกิจทางอากาศครอบคลุมช่วงความถี่ที่กว้าง มีวิธีการมอดูเลตสัญญาณและรูปแบบสัญญาณหลากหลายประเภท รวมถึงระดับสัญญาณที่แตกต่างกันอย่างมาก อุปกรณ์ในระบบสื่อสารฮาร์ดแวร์แบบดั้งเดิมที่มีความหนาแน่นสูงมีความสัมพันธ์การเชื่อมต่อที่ซับซ้อน ต้นทุนสูง ระดับความยากในการอัปเกรดและถ่ายโอนสูง และการเชื่อมต่อระหว่างระบบทำได้ยาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพึ่งพาเทคโนโลยีซอฟต์แวร์เรดิโอและการเก็บตัวอย่าง RF เพื่อผลักดันการทำให้เป็นดิจิทัล ลดช่องสัญญาณการประมวลผลส่วนหน้าของ RF และเพิ่มการใช้งานซ้ำของฟังก์ชันการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลในส่วนท้าย เพื่อแก้ไขปัญหาการบูรณาการบางประการที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันหลากหลาย ช่วงความถี่กว้าง และวิธีการมอดูเลตหลายรูปแบบของระบบ นอกจากนี้ การประยุกต์ใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์แบบโมดูลาร์ยังช่วยอำนวยความสะดวกต่อการออกแบบระบบและการนำเทคโนโลยีใหม่ ๆ เข้ามาใช้ ทำให้ประสิทธิภาพดีขึ้น และลดต้นทุนกับเวลา

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์:
•อุปสรรคและแนวทางแก้ไขในการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ RF
•การออกแบบวงจรโมดูลพลังงานแบบฟลายแบ็กสำหรับเครื่องอ่าน RFID
•แนวทางการออกแบบแผงวงจรพิมพ์สำหรับความถี่วิทยุและไมโครเวฟ
•บริการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แบบครบวงจรจาก PCBCart - ตัวเลือกเสริมที่เพิ่มมูลค่าหลากหลาย
•บริการประกอบแผงวงจรขั้นสูงจาก PCBCart - เริ่มต้นเพียง 1 ชิ้น