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。

另外一家利用71-76GHz、81-86GHz和92-95GHz FCC允许频段的公司是GigaBeam。该公司的WiFiber无线光纤链路产品线使用毫米波收发器可以在1英里距离内达到10Gb/s的性能。最近该公司从MetroNext公司收获了两条100Mb/s WiFiber链路的定单，后者是一家向美国东北部的波士顿和其它主要大城市提供无线服务的供应商。这两条链路可能作为接入链路而向波士顿市中心提供商用服务。据GigaBeam公司主席兼首席执行官Lou Slaughter表示，“GigaBeam公司仍在继续巩固在美国东北部的竞争性优势，这是全球人口密度最高和经济最活跃的地区之一。”Slaughter还透露道，“几个月前，GigaBeam公布了一份WiFiber链路定单，用于西班牙一所著名大学，这是公司的毫米波链路首次应用于西班牙这个潜力巨大的市场。

当然，并不是所有毫米波应用都是针对通信系统的。例如英国的Roke Manor Research公司最近发布了最新一代的迷你型雷达高度计(MRA)，它可以帮助自动的无人驾驶飞机(UAV)执行军事、准军事、民用监视和测量任务。这个高度计符合RoHS条例和军用标准，体积非常紧凑，重量轻，使用了带天线?蔽器的集成式天线，可以实现低高度测量、高精度高度定位和低截获概率(LPI)波形操作。这些紧凑型 MRA一改传统雷达高度计又大又重又费功耗的特点，可以工作在76-77GHz频率范围，在离地面0.2到100米的高度范围内可以达到0.02米的地平面以上中低高度的测量精度。加上工作在4.2-4.4GHz较低频率的改良设备，这些MRA非常适合垂直起飞和降落(VTOL)应用以及地球物理学、波浪高度监视、机载地图绘制、拖曳式机载目标、交通流量监视和冲撞避免等应用。

爱尔兰公司Farran Technology在毫米波器件和系统设计创新方面具有悠久的历史。公司与当地的学术机构(如科克Tyndall学院)合作开发出了许多用于空间和军事用途的毫米波产品。该公司最近与OSIS公司签署了一份提供毫米波子系统的合约，用于推行先进的监测功能。OSIS开发的石油泄漏识别系统(OSIS)能够全天候在线监测泄漏至海洋环境中的石油。船只和海面建筑被认为是每年流入海洋环境超过50万吨石油的两大主要来源。这种监测功能能够比以前更密切地监示和控制石油泄漏。希望这种新技术能进一步加强环境法规的实施，为未来环境组织控制海洋石油的泄漏打下良好基础。

在军事领域，具有悠久历史的毫米波技术提供商Millitech公司最近从美国陆军通信电子研发与工程中心(CERDEC)收获了价值3700万美元的合同，用于设计开发下一代移动式卫星通信(SOTM)的天线系统。这份为期两年的合同涉及提供5个原型系统，以及可能对原型产品长达三年的支持。

这种创新的有源准光阵列(AQA)天线系统设计用于移动车辆，可以提高*的通信能力。这种专利待批的AQA天线融合了传统天线技术和相位阵列天线技术的最佳性能，能以可承受的价格提供空前卓越的性能。Millitech公司总裁兼首席运营官Kent Whitney指出，“该系统设计用于向在非常恶劣的地形中全速前进的车辆内的士兵提供关键的信息。这是下一代通信系统中最关键的技术之一，同时具有军用和商用价值。”

ELVA-1公司的毫米波事业部也成功开发出94GHz的频率调制连续波(FMCW)雷达前端设备，可用于车辆冲撞告警和结构级检测应用。这个 FMCW模块采用公司设计的基于Impatt二极管的有源倍频器(AFM)，通过修改可以工作在20到150GHz的频率范围内。为了提高灵敏度和精度，发送器的频率扫描是线性化的，其线性化电路被实现为开环系统。FMCW模块还采用了AFM技术，可以使用低成本压控振荡器(VCO)产生毫米波频率。由于具有约200mW的发送功率和良好的接收灵敏度，FMCW雷达模块可以在数百米距离内有效地发挥作用。

在元器件领域，ARRA公司可以提供各种无源的微波和毫米波器件，包括从2.*0GHz的喇叭形天线。这些天线可以提供最低15dBi最高 18dBi的增益。这种精确加工的铝制天线非常适合高频接收和发送应用，具有1.25:1的最大VSWR。低频型号提供同轴连接器，毫米波型号提供波导法兰。

另外，公司还提供多种毫米波十字定向耦合器，包括覆盖22-33GHz频率范围的WR-34 model 34-600和26.5-40GHz频率范围的WR-28 model 28-600。这两种耦合器都具有20-60dB的耦合性能，并具有15dB的方向性，最大VSWR为1.15:1，最大频率灵敏度为±1.3dB。

Spacek Labs公司也提供各种毫米波频率的器件，比如型号为P34-1的低噪声混频/预放可以在Ka波段提供26GHz的带宽和2GHz宽本地振荡器(LO)以及WR-28波导处理的射频带宽。这个多功能器件具有25dB的典型射频到中频增益，10到500MHz的中频带宽和2.5dB的典型DSB噪声系数。最近，公司推出了型号为AW-8X的倍频器。这个8X部件可以将9.35-13.75GHz的输入转换成75-100GHz的输出，并提供0dBm或以上的输出功率。

Dorado International公司则提供大部分波导频段的无源毫米波器件，包括用于60-90GHz E波段应用的衰耗器、耦合器和移相器。全波段60-90GHz耦合器具有3、6、10和20dB的耦合值，最高40dB的方向性，以及小于1.20:1的 VSWR。固定和可变60-90GHz衰耗器在毫米波频率范围内最多可提供30dB的衰耗。