隨著國防領域對更多信息和監控的推動，無線技術的可用性和需求從未如此之大。無線系統正在航空航天和國防工業的廣泛應用中部署，以支持從士兵系統、無人系統控制、系統級健康和生命體征監測等應用。

在國防領域，增加對作戰人員的數據流的需求已被廣泛討論。然而，無線通信正在更普遍地改變下一代系統和發展的動態。增加數據流和監控以及無線革命和物聯網（IoT）這兩個術語是商業和工業世界的代名詞，將對航空航天和國防市場產生同樣的影響。

在過去十年中，軍事通信系統一直在升級新的波形和寬帶寬信號，從而增加了流向作戰人員的數據流。使用收發器的戰術無線電（如AD9361）現在能夠充分利用軟件定義無線電（SDR）架構，根據需要在戰區的不同通信標準和協議之間實時調整。

更寬帶寬的數據鏈路不僅使數據流向作戰人員，而且還允許數據從作戰人員流出。此類數據可能包括實時視頻饋送和資產跟蹤信息，但將來還將包括健康監控和慣性導航信息等功能。圖1顯示了現代和下一代作戰人員可能使用的一些系統。隨著傳感器集成度的提高和尺寸、重量和功率（SWaP）的減小，更多的傳感器將能夠集成到士兵系統中以實現這些和類似的功能。

圖1.士兵系統。

潛在傳感器的數量和生成的數據量將要求使用無線互連，需要短程數據鏈路來匯總數據，然后再由戰術無線電中繼回指揮中心;使作戰人員能夠受到指揮結構的監控和更好的支持。

無人駕駛車輛，特別是機載車輛（UAV）的使用進一步推動了對無線數據的需求并推動了頻譜的使用。在國防領域，從諾斯羅普·格魯曼公司全球鷹等大型平臺到許多平臺系統（如AeroVironment Raven無人機）的各種車輛現在都在服役。無線網絡和衛星通信鏈路顯然是這些車輛和波形的主要要求。已經專門為此類系統制定了標準，包括小型無人機載系統數字數據鏈路（SUAS DDL）波形。像這樣的波形不僅可以控制小型無人機，更重要的是，可以將來自飛機上傳感器網絡的數據和視頻饋送傳輸到控制器。這些網絡使實地情報收集更加靈活和有效。然而，這些平臺的電源可用性有限，并且由于帶寬可用性有限，許多系統要求在相同頻段下運行，它們推動了通信鏈路中使用的收發器的需求。

盡管國防工業一直處于領先地位，但在無人機系統方面，據廣泛報道，許多商業系統和運營商都希望在未來采用無人機技術，據報道，亞馬遜和谷歌等公司都在開發系統。諸如此類的商業活動也需要無線和安全的數據鏈路。隨著這一細分市場的擴大，對分配頻譜的需求將繼續受到挑戰，進一步推動對先進通信收發器的需求。

進一步探索航空航天領域，無線寬帶通信的使用現在在商用飛機上很普遍，使乘客能夠在飛行中使用Wi-Fi訪問互聯網。現在，隨著衛星通信的大量利用，這些服務的需求和擴展將繼續下去，以實現全球寬帶連接。除了這些發展之外，航空航天市場還在積極尋找無線技術的一系列其他應用。正在積極審查無線傳感器的使用，以提高安全性和燃油效率。通過減輕飛機的重量，可以提高燃油效率。除此之外，終端傳感器技術和傳感器之間的互連選項也受到嚴格審查。在現代先進的軍用和商用飛機中，可能會使用超過100，000根電線，長度超過470米，重量為5，700公斤，這還不包括基礎設施和用于結構固定的線束，這些固定物加起來可能再增加30%。盡管所有這些都不太可能被無線傳感器取代，但由公司、學術界和政府機構組成的航空航天器系統研究所（AVSI）正在研究這一潛力。AVSI成立了一個任務組來研究無線航空電子內部通信（WAIC），目標是在不使用電纜和線束的情況下將各種飛機傳感器互連在一起。

雖然這種應用中的無線傳感器無疑會減輕重量，但傳感器網絡也可能以可重新配置和潛在安全性的形式帶來好處;但更重要的是，它們提供了快速添加和升級其他傳感器的能力，而無需額外的布線和基礎設施。監控和調整飛機上更多功能的能力，通過對發動機和熱管理系統等項目進行實時調整，提供了提高效率的潛力。此外，還可以通過設備健康監控和額外的安全監控來更密切地監控維護和服務需求，從而更早地發現問題，并更有效地安排維護。WAIC工作組已經確定了一系列可能受益于這項技術的系統：

在前面的許多示例中，為飛機系統監控添加無線通信鏈路的挑戰進一步復雜化。為了有效，許多系統將需要電池供電，并且需要運行相當長的時間，甚至可能數年，而無需更換。為了在功率有限的環境中實現所需的傳感器數量，它將需要傳統電池以外的能源。利用能量收集作為替代電源將更好地提高傳感器的靈活性，并改善SWaP。

從士兵系統到航空航天，前面的所有示例都說明了對無線通信和傳感器的日益依賴，隨之而來的是需要解決的新挑戰。ADI公司正在努力為這些不同的問題提供全面的解決方案。改進的無線通信收發器是解決方案的關鍵。此外，在能量收集和傳感器領域以及提高所有三個設備之間的互操作性方面正在進行研究。

為了支持通信數據鏈路，高度可配置的收發器器件（如AD9361和ISM頻段器件ADF7023和ADF7024）為無線連接空間提供了解決方案。AD9361和AD9364均為高度可配置的RF至位收發器，能夠支持200 kHz至56 MHz的通信鏈路，RF頻率范圍為70 MHz至6 GHz。 采用直接變頻架構，具有低噪聲放大器、混頻級、高速轉換器和數字信號處理，包括先進的正交糾錯算法， 全部在 10 mm 以內2封裝時，該器件為寬帶通信鏈路提供了真正的RF到位解決方案。該設備由于其支持動態可重構性的能力，已經在軍事通信中得到了大量使用。同樣，由于其軟件可配置性，它還為許多其他通信數據鏈路要求提供了單一解決方案，例如無人機提到的要求。所提供的可重構性水平使真正的軟件定義無線電（SDR）得以實現，使一種硬件開發有可能用于各種系統，特別是考慮到典型功耗小于1 W。

圖2.AD9361—寬帶收發器

圖3.ADF7023—ISM頻段收發器

ADF7023、ADF7024和ADF7242均為超低功耗集成收發器。它們更專門設計用于433 MHz、868 MHz、915 MHz和2.4 GHz的免許可ISM頻段，具有特定的波形調制，頻移鍵控（FSK）或高斯頻移鍵控（GFSK）和較低的數據速率，ADF7024的最大速率為300 kbps，ADF7242的最大速率為2 Mbps。雖然這些器件不具備AD9361的靈活性，但它們集成了類似級別的功能，使器件能夠支持RF到位。例如，ADF7024在5 mm內提供此功能2封裝，在接收器模式下，該器件的功耗低至12.8 mA，可用于發送和接收傳感器數據的應用，其中功率水平和長壽命至關重要。

傳感器技術和無線通信節點需要更緊密地耦合是顯而易見的，這推動了半導體的發展，以支持集成或緊密耦合這兩個元素的能力。為了充分解決傳感器和物聯網的挑戰，可以使用一套全面的器件，從傳統但不斷增強的精度、放大器和轉換器中提取，用于溫度、電流和電壓檢測。放眼更遠的地方，使用基于MEMS的陀螺儀和加速度計的各種導航和健康監測系統提供了監測士兵運動和跟蹤的潛力，或者可用于監測系統振動并確定系統健康狀況，如果檢測到非預期運動。

例如，ADIS16488A iSensor是一款完整的、完全集成的高性能慣性系統，包括一個三軸陀螺儀、一個三軸加速度計和一個三軸磁力計，可用作人員跟蹤方案或振動監測系統的一部分。基于MEMS技術，它為運動跟蹤提供了一種廉價的解決方案，并且有可能被定位或整合到設備中，并在數據中繼回指揮中心之前通過無線通信連接到士兵的無線電，從而提供全面的士兵跟蹤解決方案，從而簡化潛在的搜索和救援行動，特別是在GPS拒絕的環境中。?

圖4.潛在的無線傳感器互連。

同樣，ADI Sensor和MEMS器件在振動監測應用中使用時，能夠盡早分析機器健康狀況，并提出潛在的設備故障問題。由于所需的安裝位置，定位此類傳感器通常具有挑戰性，但將低電池供電的RF收發器與傳感器相結合，提供了定位設備的選擇，而不會出現此類挑戰，數據傳輸到中央監控單元或通過蜂窩或衛星通信網絡中繼回遠程監控站。

前面的所有項目都只是冰山一角，還有更多的選項和傳感系統正在考慮使用各種技術，但都依賴于安全的RF通信來中繼數據。縱觀整個航空航天和國防領域，無線網絡的使用以及數據監控和分發的驅動力正在激增，并有可能加速 - 特別是如果無人系統被開發和利用，正如預測的那樣。提高效率、可重構性和整體平臺安全性的能力是采用無線技術的關鍵優勢。這些特性推動了ADI跨多個產品線的路線圖，確保實現下一代系統目標。物聯網能夠根據需要利用具有更高級別安全性和自定義波形的商業技術，無疑是現代和未來航空航天和國防系統的關鍵組成部分。

審核編輯：郭婷