مع انتقال نطاقات التردد إلى نطاق 7-24 جيجا هرتز، لم يعد تعقيد النظام ينبع من الأجهزة الفردية.وبدلاً من ذلك، أصبح تصميم الهوائي والتعبئة المتقدمة وتعاون الأنظمة عبر المجالات هي المتغيرات الرئيسية التي تحدد حدود الأداء.

بمراجعة التقارير الفنية حول نطاق 6G FR3، تظهر نقطة تحول واضحة: صناعة الاتصالات تتحول من مسابقة نطاق التردد ل المنافسة على قدرات النظام.

وفي عصر الجيل الخامس، تركزت المناقشات حول ما إذا كانت تقنية Sub-6 جيجا هرتز كافية أم أن الموجة المليمترية يمكن أن تتوسع.بالنسبة لـ 6G، تغيرت المحادثة بشكل جذري.انتقل نطاق FR3، الذي يمتد من 7 إلى 24 جيجا هرتز، إلى مركز الصدارة ليس لأنه مثالي، ولكن لأنه الخيار الواقعي الوحيد الذي يوازن بين عرض النطاق الترددي والتغطية والتكلفة.ومع ذلك، فإن هذا التوازن يركز تقريبًا جميع تحديات النظام في بنية واحدة.

إن الرؤية الأعمق تصبح أكثر وضوحًا: لم تكن الصعوبة الحقيقية في FR3 أبدًا هي التردد نفسه، ولكن إعادة البناء الهيكلي الكامل من الهوائي إلى الواجهة الأمامية للتردد الراديوي إلى تصميم النظام.مع ارتفاع أعداد الهوائيات، وشظايا الطيف، وتشديد حدود الطاقة والحرارة، فإن النهج التقليدي للمكونات المنفصلة والتجميع المعياري يصل إلى نقطة الانهيار.

لم يعد الأمر يتعلق بإضافة المزيد من المناطق المحمية أو تبديل المرشحات. يجب إعادة تصميم النظام اللاسلكي بالكامل من الألف إلى الياء. وهذه هي الرسالة الأساسية للتقرير.

الرسالة الأساسية

يحقق نطاق 6G FR3 (7–24 جيجا هرتز) اتصالات لاسلكية عالية السعة ونشر معدات المستخدم من خلال التكامل غير المتجانس الذي يمتد من الهوائي إلى الواجهة الأمامية للتردد اللاسلكي.

FR3: النطاق المتوازن لأداء وتكلفة 6G

تحتل FR3 موقعًا وسطًا بين Sub-6 جيجا هرتز (FR1) والموجة المليمترية (FR2)، ذات قيمة استراتيجية فريدة:

• عرض نطاق ترددي أوسع من FR1، مما يدعم معدلات بيانات أعلى
• نشر أفضل من FR2، مما يخفض تكلفة النشر
• تمكن MIMO ضخمة لقدرة قابلة للتطوير

يعد FR3 ضروريًا لـ 6G لتوفير سعة عالية وإمكانية نشر واقعية.

الصراعات الأساسية: الطيف المجزأ وتعقيد النظام المتفجر

يجلب FR3 تحديات خطيرة على مستوى النظام:

• النطاقات المتقطعة وتجزئة الطيف العالمي
• التعايش بين الأنظمة الخلوية والواي فاي والأقمار الصناعية
• يتطلب التعديل عالي الترتيب وMIMO الضخم خطيًا وقوة فائقين
• القيود الشديدة على مساحة الهوائي في الأجهزة المحمولة

الطيف الأكثر ثراءً يعني تعقيدًا أعلى، مما يفرض إعادة بناء بنية التردد اللاسلكي بالكامل.

المسار الرئيسي: تطور FEM من التكامل المنفصل إلى التكامل على مستوى النظام

يحدد التقرير إعادة هيكلة FEM (وحدة الواجهة الأمامية) باعتبارها الحل الأساسي لـ FR3، مع اتجاهين معماريين:

1. بنية تشبه FR1 (بدون تشكيل الشعاع)
- هيكل بسيط، التكامل السهل
- ربح منخفض، خسارة إدراج عالية

2. بنية شبيهة بـ FR2 (مع تكوين الشعاع)
- كسب نظام أعلى (≈+3dB)
– كفاءة أعلى واستهلاك أقل للطاقة
– مساحة أكبر وتعقيد أعلى في التصميم

يتطور FR3 من التفكير منخفض التردد إلى تصميم نظام الموجات المليمترية.

عنق الزجاجة الحقيقي: الهوائي والتعبئة والتغليف والتحسين المشترك للنظام

ويؤكد التقرير على الحكم النقدي: يعتمد نجاح FR3 على تكامل الهوائي والنظام، وليس أداء الجهاز الفردي.

تكامل الهوائي باعتباره عنق الزجاجة الأعلى
إطار معدني، غطاء خلفي، حلول تحت الشاشة
تصبح مشاركة الهوائي عبر FR1/FR2/FR3 أمرًا ضروريًا
تقنيات AiD (الهوائي الموجود في الشاشة) الناشئة

فقدان الاتصال والإدراج
خسارة المسير من الهوائي إلى FEM: 0,5-3 ديسيبل
يؤثر بشكل مباشر على تصميم PA وميزانية طاقة النظام

ضغط الإدارة الحرارية
درجة حرارة تقاطع PA تقترب من 100 درجة مئوية
يصبح تبديد الحرارة عائقًا على مستوى النظام

تطورت أنظمة الترددات اللاسلكية من تصميم الدوائر النقية إلى الهندسة متعددة التخصصات التي تشمل البنية والمواد والديناميكيات الحرارية.

الحل النهائي: التكامل غير المتجانس

ولحل هذه التحديات، يشير التقرير إلى التكامل غير المتجانس باعتباره المسار الوحيد القابل للتطبيق.

يمتد النظام بأكمله:

• الأجهزة النشطة: PA، LNA، جهاز تكوين الشعاع
• الأجهزة السلبية: المرشحات الصوتية، IPDs
• منصات المواد: GaAs، GaN، CMOS، SiGe

اتجاهات الصناعة الرئيسية:

• GaN-on-Si: موازنة الطاقة والتكلفة
• FEM أحادية الشريحة: تكامل أعلى
• IPD: التكامل السلبي عالي الجودة

FR3 ليست مجرد مشكلة في نطاق التردد. إنه يمثل ثورة واسعة النطاق في التكامل على مستوى النظام.