Công nghệ RF, Truyền thông Không dây và FPGA của Nhật Bản

Bối cảnh công nghiệp — Ba khía cạnh của công nghệ xử lý sóng điện từ

Băng tần millimeter wave của 5G/6G, số lượng IoT node bùng nổ, thông tin liên lạc vệ tinh và không gian sâu — nhu cầu về công nghệ không dây không ngừng mở rộng cả về tần số lẫn số lượng kết nối. Tuy nhiên, chức năng “phát sóng vô tuyến” không thể tồn tại độc lập.

Công nghệ xử lý sóng điện từ luôn đi kèm ba khía cạnh: đo lường đặc tính cao tần của vật liệu và thiết bị trước khi phát; phát sóng trong những điều kiện quy định; và xử lý tín hiệu thu được thành dữ liệu có ý nghĩa. Bộ ba đo lường – truyền thông – xử lý tín hiệu này tạo thành một chuỗi giá trị thống nhất. Vật liệu PCB cho 5G chỉ có thể thiết kế sau khi đo hằng số điện môi ở băng millimeter wave; cảm biến IoT chỉ trở nên thực dụng khi truyền tin cậy trên băng tần không cần cấp phép; và dữ liệu thô từ radar vệ tinh chỉ thành hình ảnh sau khi qua bộ chuyển đổi dữ liệu tốc độ cao và FPGA.

Ở mỗi khía cạnh, yêu cầu càng khắt khe hơn khi tần số tăng lên: độ chính xác đo lường ở băng millimeter wave, tầm phủ sóng trong môi trường kim loại, xử lý tín hiệu thời gian thực ở cấp gigabit. Đây là lĩnh vực tùy chỉnh chuyên sâu mà thiết bị đo phổ thông hay module tiêu chuẩn khó đáp ứng được. Ba khía cạnh không độc lập với nhau — chúng liên kết theo chuỗi: đặc tính vật liệu đo được quyết định thiết kế thiết bị truyền thông, còn lượng dữ liệu truyền quyết định tải trọng phía xử lý tín hiệu.

Thế mạnh của các nhà sản xuất vừa và nhỏ Nhật Bản

Khả năng bám sát vật lý cao tần và hiện thực hóa yêu cầu thành thiết kế mạch, PCB, firmware trong một quy trình liền mạch. Thay vì ghép nối linh kiện tiêu chuẩn, các doanh nghiệp này thiết kế từ đầu để đáp ứng những yêu cầu về tần số, băng thông, độ chính xác và tốc độ truyền mà catalog thông thường không thể đạt tới. Kinh nghiệm tích lũy theo năm tháng trong thiết kế pattern PCB cao tần và phân tích tín hiệu chính là tài sản cốt lõi.

Một điểm nổi bật khác là sự tham gia trực tiếp vào quá trình xây dựng tiêu chuẩn. Có những trường hợp phương pháp đo được chuẩn hóa thành JIS hay IEC với sự tham gia của chính các doanh nghiệp này trong ủy ban soạn thảo. Họ thiết kế module vô tuyến tuân thủ quy định cấp phép, đồng thời tương thích với hệ sinh thái FPGA prototyping và đo lường quốc tế. Năng lực thiết kế kép — vừa tuân thủ tiêu chuẩn, vừa đáp ứng yêu cầu vượt ngoài tiêu chuẩn — là lợi thế khác biệt.

Khả năng xử lý đơn chiếc, đặt hàng đặc chủng, cùng cấu trúc đảm nhận toàn chuỗi từ thử nghiệm đến sản xuất hàng loạt, cung cấp ODM và trực quan hóa trên cloud, giúp các lĩnh vực tiên tiến có quy mô thị trường hạn chế vẫn vận hành được. Hơn nữa, các lĩnh vực này đòi hỏi cung cấp và bảo trì lâu dài. Từ thiết bị không gian đến thiết bị đo lường, vòng đời từ phát triển đến vận hành rất dài, nên khả năng tái hiện sau nhiều năm và khả năng theo sát thay đổi thông số kỹ thuật là những tiêu chí quan trọng trong quyết định mua sắm. Đội ngũ kỹ sư nhỏ nhưng gắn bó lâu dài với công nghệ cao tần chính là giải pháp thực tế cho những yêu cầu đó.

Các công nghệ được giới thiệu trong chuyên đề này

Mỗi công nghệ dưới đây được giới thiệu trong bài viết riêng (xem bài liên quan ở cuối trang).

• Hệ thống đo lường cao tần 10μHz–300GHz và đo hằng số điện môi, anten: Đo hằng số điện môi/hệ số tổn hao điện môi bằng phương pháp cộng hưởng khoang, phương pháp không gian tự do và phương pháp tham số S; đánh giá vật liệu hấp thụ sóng điện từ và vật liệu che chắn; đo anten và radar băng millimeter wave. Đây là công nghệ đo lường sóng điện từ với phương pháp đo được chuẩn hóa theo JIS và IEC.
• Module vô tuyến LPWA hỗ trợ LoRa/FSK băng 920MHz và ODM IoT: Module siêu tiết kiệm điện tích hợp RF và MCU trên một chip, cùng gateway hỗ trợ LoRa riêng tư và LoRaWAN. Đây là công nghệ phát sóng điện từ — truyền tầm xa bằng công suất thấp, vận hành dài hạn bằng pin.
• PCB tốc độ cao cho FPGA prototyping và software-defined radio hướng vũ trụ: Daughter board tích hợp bộ chuyển đổi dữ liệu tốc độ cao và các giao diện; software-defined radio cho ứng dụng vũ trụ; xử lý ảnh radar vệ tinh. Đây là công nghệ xử lý tín hiệu thu được ở tốc độ cao.

Liên hệ

Monozukuri Finder sẽ giúp bạn kết nối với các nhà sản xuất Nhật Bản phù hợp với từng công nghệ. Chúng tôi sẵn sàng tư vấn về khả năng triển khai tại thị trường nước ngoài, thông số kỹ thuật chi tiết và năng lực cung ứng.