همانطور که باندهای فرکانس به محدوده 7 تا 24 گیگاهرتز می روند، پیچیدگی سیستم دیگر از دستگاه های جداگانه ناشی نمی شود.در عوض، طراحی آنتن، بسته بندی پیشرفته و همکاری سیستم بین دامنه ای به متغیرهای کلیدی تعیین کننده محدودیت های عملکرد تبدیل شده اند.

با بررسی گزارش‌های فنی در باند 6G FR3، یک حوضه آبخیز واضح ظاهر می‌شود: صنعت ارتباطات در حال تغییر از رقابت باند فرکانس به رقابت توانایی سیستم.

در عصر 5G، بحث‌ها بر این بود که آیا Sub-6GHz کافی است یا اینکه آیا امواج میلی‌متری می‌توانند مقیاس شوند.برای 6G، مکالمه اساساً تغییر کرده است.باند FR3 که 7 تا 24 گیگاهرتز را در بر می گیرد، نه به این دلیل که کامل است، بلکه به این دلیل که تنها انتخاب واقع بینانه ای است که پهنای باند، پوشش و هزینه را متعادل می کند، به مرکز صحنه منتقل شده است.با این حال، این تعادل تقریباً تمام چالش های سیستم را در یک معماری متمرکز می کند.

بینش عمیق‌تر واضح‌تر می‌شود: مشکل واقعی FR3 هرگز فرکانس خود نبوده است، بلکه بازسازی کامل معماری از آنتن تا RF جلویی تا طراحی سیستم بوده است.همانطور که تعداد آنتن ها افزایش می یابد، قطعات طیف، و محدودیت های توان و حرارت محدود می شوند، رویکرد سنتی قطعات گسسته و مونتاژ مدولار به نقطه شکست خود می رسد.

این دیگر موضوع اضافه کردن PA های بیشتر یا تعویض فیلترها نیست. کل سیستم بی سیم باید از ابتدا دوباره طراحی شود. این پیام اصلی گزارش است.

پیام اصلی

باند 6G FR3 (7 تا 24 گیگاهرتز) از طریق یکپارچه‌سازی ناهمگن از آنتن تا قسمت جلویی RF به ارتباطات بی‌سیم با ظرفیت بالا و استقرار تجهیزات کاربر دست می‌یابد.

FR3: باند متعادل برای عملکرد و هزینه 6G

FR3 حد وسط بین زیر 6 گیگاهرتز (FR1) و موج میلی متری (FR2) را با ارزش استراتژیک منحصر به فرد اشغال می کند:

• پهنای باند گسترده تر از FR1، پشتیبانی از نرخ داده بالاتر
• انتشار بهتر از FR2، کاهش هزینه استقرار
• MIMO عظیم را برای ظرفیت مقیاس پذیر فعال می کند

FR3 برای 6G برای ارائه ظرفیت بالا و قابلیت استقرار واقعی ضروری است.

تضادهای اصلی: طیف تکه تکه شده و پیچیدگی سیستم در حال انفجار

FR3 چالش های جدی در سطح سیستم را به همراه دارد:

• باندهای ناپیوسته و تکه تکه شدن طیف جهانی
• همزیستی سیستم های تلفن همراه، وای فای و ماهواره ای
• مدولاسیون مرتبه بالا و MIMO عظیم که نیاز به خطی بودن و قدرت بسیار دارد
• محدودیت های شدید فضای آنتن در دستگاه های تلفن همراه

طیف غنی‌تر به معنای پیچیدگی بالاتر است که بازسازی کامل معماری RF را مجبور می‌کند.

مسیر کلیدی: تکامل FEM از گسسته به ادغام در سطح سیستم

این گزارش بازسازی FEM (ماژول جلویی) را به عنوان راه حل اصلی برای FR3 با دو جهت معماری شناسایی می کند:

1. معماری FR1 مانند (بدون شکل دهی پرتو)
- ساختار ساده، ادغام آسان
- بهره کم، تلفات درج بالا

2. معماری FR2 مانند (با شکل دهی پرتو)
- بهره سیستم بالاتر (≈+3dB)
- راندمان بالاتر و مصرف برق کمتر
- مساحت بزرگتر و پیچیدگی طراحی بالاتر

FR3 از تفکر فرکانس پایین به سمت طراحی سیستم با موج میلی متری تکامل می یابد.

گلوگاه واقعی: آنتن، بسته بندی و بهینه سازی مشترک سیستم

این گزارش بر یک قضاوت انتقادی تأکید دارد: موفقیت FR3 بستگی دارد یکپارچه سازی آنتن و سیستم، عملکرد دستگاه جداگانه نیست.

ادغام آنتن به عنوان گلوگاه بالا
قاب فلزی، قاب پشتی، راه حل های زیر نمایشگر
اشتراک آنتن در سراسر FR1/FR2/FR3 ضروری است
فناوری های نوظهور AiD (Antenna-in-Display).

اتصال و از دست دادن درج
از دست دادن مسیر از آنتن به FEM: 0.5-3 دسی بل
به طور مستقیم بر طراحی PA و بودجه برق سیستم تأثیر می گذارد

فشار مدیریت حرارتی
دمای محل اتصال PA به 100 درجه سانتیگراد نزدیک می شود
اتلاف گرما به یک محدودیت در سطح سیستم تبدیل می شود

سیستم‌های RF از طراحی مدار خالص به مهندسی چند رشته‌ای شامل ساختار، مواد و دینامیک حرارتی تکامل یافته‌اند.

راه حل نهایی: ادغام ناهمگن

برای حل این چالش ها، این گزارش به ادغام ناهمگن به عنوان تنها راه عملی اشاره می کند.

کل سیستم را در بر می گیرد:

• دستگاه های فعال: PA، LNA، پرتوساز
• دستگاه های غیرفعال: فیلترهای صوتی، IPD
• پلتفرم های مواد: GaAs، GaN، CMOS، SiGe

روندهای کلیدی صنعت:

• GaN-on-Si: تعادل قدرت و هزینه
• FEM تک تراشه: ادغام بالاتر
• IPD: ادغام غیرفعال با Q بالا

FR3 فقط یک مشکل باند فرکانس نیست. این نشان دهنده یک انقلاب تمام عیار در یکپارچه سازی در سطح سیستم است.