أدت التغييرات في المشهد الجغرافي السياسي للمجتمع الدولي والتهديد المتزايد للإرهاب العالمي إلى زيادة الحاجة إلى الأمن الشخصي ، كما يتضح من مجموعة من البيانات. وفقًا لتقرير نشرته شركة Global Industry Analyst، Inc. ، من المتوقع أن ينمو سوق الماسحات الضوئية لكامل الجسم إلى 1.7 مليار دولار بحلول عام 2021 بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 41.5٪. وفقًا لتقرير آخر صادر عن MarketsandMarkets ، من المتوقع أن تبلغ قيمة سوق فحص أجسام المطارات وحدها 118 مليون دولار بحلول عام 2021 ، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 8.4٪. هذا لا يأخذ في الاعتبار فرص النمو الهائلة في الأسواق غير المطارات والأسواق التجارية.
من بوابة المغناطيس إلى الموجة المليمترية ، تطوير ماسحات الجسم
في الواقع ، جذب الأمن انتباه الناس منذ 2000 عام. وخلال فترة تشين شيهوانغ ، كان هناك “بوابة مغناطيسية” لمرور “البرابرة الأربعة”. وقد استخدمت خصائص المغناطيس والمعادن لمنع الأجانب من الدخول سراً. حمل السلاح عند دفع الجزية. لا تزال هذه الطريقة مستخدمة حتى اليوم ، لذلك خرج جهاز الكشف عن المعادن. في وقت لاحق ، مع مرور الوقت ، تم اكتشاف أن مجرد الكشف عن المعدن لا يضمن السلامة. في عام 2002 ، تحطمت طائرة ركاب في مياه داليان ولم يسلم أحد ، والسبب أن أحداً كان يحمل سائلاً قابلاً للاشتعال! منذ ذلك الحين ، ظهرت تقنية الأشعة السينية في مجال رؤية الناس. ماسحات الأشعة السينية سريعة ويمكنها اختراق الأجسام الحية لتوفير صور فائقة الدقة لجسم الإنسان والأشياء المخفية ، مع خلائط عضوية وغير عضوية معروضة بألوان مختلفة. ومع ذلك ، فإن عيوبه واضحة أيضًا ، نظرًا لخصائص الاختراق المتأصلة فيه ، فإن الأفراد الذين تم فحصهم سيتعرضون لإشعاع عالي الكثافة وسيغزو خصوصيتهم ، مما تسبب في غضب الرأي العام. ثم ظهر محلول التشتت الخلفي للأشعة السينية على خشبة المسرح ، والذي كان أفضل بكثير من وجهة نظر الصحة ، ولم يخترق الهدف ، بل انعكس فقط على سطح الهدف. لكن الظلال الناتجة عن الأشعة السينية كثيفة للغاية ، مما يجعل الناس لا يزالون قلقين بشأنها. ولكن لا يوجد خيار أفضل ، وتُستخدم تقنية التشتت الخلفي على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم.
اليوم ، مع تقدم تقنية موجات الموجات الميكروية والموجات الدقيقة والترددات الراديوية ، نجحت شركات معدات المسح في استخدام هذه التقنية لتطوير جيل جديد من أجهزة مسح الجسم التي تتميز بالسرعة والدقة العالية وعدم التدخل ولا تحمل أي إشعاع—— يتراوح تردد تشغيل الماسح الضوئي لجسم الموجة المليمترية بشكل عام بين 10 جيجاهرتز و 40 جيجاهرتز ، وأحيانًا يصل إلى 60 جيجاهرتز إلى 80 جيجاهرتز. مقارنةً بالماسحات الضوئية السابقة ، ينخفض سعرها أكثر فأكثر ، ويقل الحجم ويصغر ، ويكون وقت المسح سريعًا بدرجة كافية دون التسبب في حدوث ازدحام. تدريجيًا ، يعد المسح الضوئي بموجات mmWave هو التقنية المفضلة لأجهزة مسح الجسم اليوم وفي المستقبل. في هذا الصدد ، قامت ADI ، المزود الرائد للحلول في الصناعة ، بتخطيط التصميم مسبقًا وقدمت حلاً كاملاً لسلسلة الإشارات من البتات إلى الهوائيات ومن الهوائيات إلى وحدات البت لأجهزة مسح جسم الموجة المليمترية.
التغلب على “العيوب” التقليدية وتبسيط الخطة بشكل أفضل
تعمل معظم الماسحات الضوئية الموجودة في السوق اليوم على نطاق تردد واسع ، ومن أجل الحصول على دقة صورة أعلى وأداء أسرع ، مع تحسين الوظائف ، فإنها تتطلب مرشحًا يمكنه التصفية عبر جهاز نطاق التردد بأكمله. لكن من الصعب إنشاء مرشح عريض النطاق أو أن تنفيذه مكلف. لذلك ، يفكر المصنعون في استخدام بنك مرشح ، يجمع بين عدة مرشحات ضيقة النطاق من خلال مفاتيح ، والتي تشكل مصفوفة تبديل لاستقبال إشارة الإرسال وتوزيعها بين عناصر هوائي إرسال متعددة.
تقليديا ، تم تحقيق مصفوفات المفاتيح هذه باستخدام صمامات PIN الثنائية ومفاتيح GaAs في تكوينات SPDT ، خاصة عند الترددات العالية التي تصل إلى 40 جيجا هرتز. بالنسبة لثنائيات PIN ، يتطلب كل مفتاح عددًا كبيرًا من المكونات الخارجية للتحكم في الفولتية والتيارات العالية التحيز. وبالمثل ، تتطلب التصميمات التي تستخدم نظائر GaAs مفاتيح تبديل متعددة لإنشاء أشجار تبديل لعدد القنوات العالية. تصبح هذه الدوائر أكثر تعقيدًا مع زيادة عدد القنوات.
رداً على ذلك ، قامت ADI بتبسيط هذا التصميم باستخدام ADRF5046 ، وهو مفتاح 40 جيجاهرتز SP4T SOI (سيليكون على عازل) ، ومفتاح عاكس أحادي القطب مصنوع من السيليكون ، وأربع رمي (SP4T) يعمل من 100 ميجاهرتز إلى 44 جيجاهرتز مع خسارة إدخال أقل من 3.0 ديسيبل وعزل أكبر من 31 ديسيبل. سواء كان ذلك تمريريًا أو تحويلًا سريعًا ، ويتميز بمعالجة طاقة إدخال بتردد الراديو (RF) تبلغ 27 ديسيبل ميلي واط. باستخدام SP4T ، يمكن للمصممين استخدام ما يصل إلى أربعة مواضع للمفاتيح بدلاً من وضعين للمفتاح لكل مفتاح.
على سبيل المثال ، بالنسبة لنظام بسيط مكون من 12 قناة ، يمكن أن تحل 3 مفاتيح SP4T محل ما يصل إلى 7 مفاتيح SPDT. بالنسبة للأنظمة ذات عدد القنوات الأعلى ، تصبح فوائد مفاتيح SP4T SOI أكثر وضوحًا مع زيادة تعقيد النظام بشكل كبير. بالإضافة إلى تقليل عدد تبديل الدوائر المتكاملة ، فإن تقليل عدد المكونات الخارجية وتقليل قوة التحيز لهما نفس القدر من الأهمية. نظرًا لأن ADRF5046 مصمم في عملية SOI ، فإنه يمكن أن يعمل مع تيارات تحيز ضئيلة بجهد إمداد منخفض ويمكنه الوصول إلى إشارات تحكم CMOS القياسية بدون أي مكونات خارجية.
الاختلافات بين تطبيقات التبديل لثنائيات PIN القديمة ومفاتيح تبديل SOI الأحدث.
ليس فقط مصفوفة المحول على جانب جهاز الإرسال ، ولكن أيضًا على جانب المستقبل ، قدمت ADI حلاً جديدًا ، حيث يتم استخدام ADRF5730 باستخدام عملية SOI لتنفيذ ضبط الكسب ، وهو مخفف رقمي 6 بت يوفر 31.5 ديسيبل في 0.5 ديسيبل خطوات مدى التحكم في التوهين. لتلبية متطلبات ضبط التبديل السريع ، تخضع الإشارة المستقبلة بعد ذلك للتحويل السفلي ومراحل تضخيم إضافية. بالإضافة إلى الخلاط HMC8192 ذو النطاق العريض الخامل I / Q MMIC ، يمكن للمتكاملين تحويل الترددات حتى 42 جيجا هرتز إلى IF أو النطاق الأساسي المنخفض في خطوة واحدة. يستخدم هذا الخلاط نفس كتلة مصدر التردد لمحرك LO ومرحلة الإرسال. يتم بعد ذلك تغذية IF لجهاز الخلط I / Q عريض النطاق إلى مضخم أحادي الطرف إلى تفاضلي ، والذي يتم توصيله بعد ذلك بـ ADC عالي السرعة. يقوم ADC عالي السرعة هذا برقمنة الإشارة ويوفر مدخلات رقمية لجهاز كمبيوتر يقوم بتشغيل مجموعة متنوعة من خوارزميات البرامج لاكتشاف الصورة. تقليديًا ، ومع ذلك ، يستخدم مكاملو الأنظمة في الغالب هياكل فائقة التباين لتحويل الإشارات عالية التردد إلى ترددات وسيطة في مراحل متعددة.
تستنتج هذه المقالة:
ليس من الصعب أن نرى أن توفير حل سلسلة إشارة كاملة من بت إلى هوائي ومن هوائي إلى بت للماسحات الضوئية للجسم mmWave يتطلب مجموعة المنتجات الضرورية والخبرة والدعم الفني ، وتوفر ADI حلاً يلغي الحاجة إلى يمكن أن يؤدي تحديد الأسعار وتقييمها والتفاوض عليها بشكل منفصل لكل جهاز إلى توفير الكثير من الوقت والمال والجهد. من خلال مجموعة ADI الواسعة من أجهزة التردد اللاسلكي والموجات الدقيقة وأجهزة الموجات المليمترية ، من المؤكد أن الموحدين سيجدون الجهاز المناسب الذي يلبي توقعات الأداء والسعر. ليس ذلك فحسب ، فإن شركات أشباه الموصلات التي تمثلها ADI تبذل قصارى جهدها لتحقيق الجيل التالي من أجهزة مسح الجسم بالكامل بموجات المليمتر ، وتتعاون بإخلاص مع مدمجي الأنظمة لتطوير أنظمة مسح للجسم بالكامل أكثر دقة وسرعة وأكثر قابلية للتطبيق تجاريًا. نظام بيئي جديد.
The Links: SEMIX604GB176HDS PM20CSJ060