符合IEEE 802.11ad: 60 GHz微波WiFi标准
WiFi和蓝牙是最成功的无线标准之一，现在它被集成到我们每天使用的大量设备中。大多数WiFi用户都熟悉两个标准频段:2.4 GHz和更快的5-6 GHz。自从IEEE 802.11标准系列首次引入以来，WiFi产品和规范经历了数次迭代。市场上一些最新的半导体产品采用了第7代WiFi标准，并为6 GHz频段的商用产品提供了最快的速度。
还有一种WiFi标准会在更高的频率下提高数据传输速率。这是IEEE 802.11ad标准，也被称为WiGig，以60 GHz的速度运行，具有多个数据流，最终用户的数据传输速率为千兆。这可以看作是5G向无线局域网的扩展，随之而来的是PCB设计、封装和物理布局方面的所有相同的设计挑战。在这篇文章中，我们将研究该标准中的技术规范，以及用于设计在这些频率下工作的pcb的一些方法。
什么是IEEE 802.11ad标准
WiGig标准是WiFi进入mmWave工作频率的第一次尝试，旨在与较低频率的WiFi代一起工作。这些设备的三频段特性提供了众所周知的远程无线连接，这在早期的WiFi实现中是很熟悉的，同时也提供了在60 GHz频段运行的更快的近程协议。60ghz频段的工作规范见下表。
802.11广告操作乐队 |
2.4 GHz、5-6 GHz和60 GHz |
全频率范围(60 GHz频段) |
57.24 - -70.2 GHz |
数据传送速率 |
7 Gbps最大 |
多路复用 |
|
调制 |
OFDM调制:
单载波调制:
|
通道数 |
27 |
波束形成 |
是(数字或模拟) |
广播范围 |
合规产品操作距离可达10米 |
支持wigg的产品在60 GHz的低范围内使它们在家庭或办公室环境中最有用，可以直接向用户提供高数据传输速率。WiGig产品旨在与只支持早期WiFi的产品互操作，为终端用户提供最大的灵活性。这些系统的三频带特性为支持wigig的产品带来了一些PCB设计挑战。
WiGig的PCB设计
今天，有可用的芯片组将支持三频段WiGig标准的操作。这些芯片组工作在三个不同的频段，具有巨大的空间(2.4 GHz、5-6 GHz和60 GHz)，使互连设计成为一个主要挑战。布局和路由结合了高速接口运行在多Gbps(以太网或PCIe)和高频互连的主要指导方针伟德1946娱乐城：
- 作为接地共面波导，60 GHz信号在低损耗层合板上路由，层没有变化。这种结构将需要有小的宽度，以便有足够高的带宽60ghz信号。
- 尽量使数字接口远离射频接口，这样广播信号中就不会有串扰。考虑将数字部分路由为条带线或在后一层。
- 将天线放置在主板边缘附近，远离主数字接口。
- 考虑一个混合射频堆叠标准FR4和低损耗聚四氟乙烯材料降低制造成本。
在WiGig设计中使用这种共面波导来路由60 GHz信号。
三波段天线的设计和布局不适合胆小的人，需要通过模拟来验证宽频率范围内的性能。更简单的方法是使用两个可能的天线，2.4/5-6 GHz的双波段天线和60 GHz的单波段天线。这个选项使得这些天线的馈线设计更容易，因为低GHz部分可以更宽
IEEE 802.11ay:对WiGig的改进
802.11ad的下一个级别是802.11ay标准，它是对WiGig的扩展，具有更高的带宽和流计数。802.11ay将802.11ad提供的带宽提高了4倍，指定的范围可达500米，并提供了具有空间复用功能的MU-MIMO(最多8个流)。它保留了802.11ad标准中发现的类似功能，但通过多个空间流具有更高的可能数据速率和更高的带宽/频率。IEEE 802.11ay标准最初于2021年7月28日发布。
该标准最近的演示显示了其在数据密集型应用(如虚拟现实)中的应用潜力，NIST的一项研究对其进行了检查。波束形成是802.11ay标准的另一个重要部分，因为这是高数据速率和高频率的MU-MIMO所必需的。这些研究报告可于以下连结浏览:
- Kim, M.，等。IEEE 802.11 ay无线局域网的高效muo - mimo波束形成协议。IEEE通信信23,没有。1(2018): 144 - 147。
- 张杰，等。IEEE 802.11 ay无线局域网中支持多用户MIMO的虚拟现实。在2022 IEEE无线通信与网络会议(WCNC), 2595 - 2600页。IEEE 2022。
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