簡(jiǎn)介
與幾十年前相比，我們生活的世界發(fā)生了翻天覆地的變化。國(guó)際社會(huì)地緣政治格局的變化和全球恐怖主義威脅的加劇使得個(gè)人安全方面的需求激增。對(duì)安全的需求不再僅僅局限于關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施，而是越來(lái)越趨于普遍。世界各地的政府、安全機(jī)構(gòu)和企業(yè)都開(kāi)始認(rèn)識(shí)到這種新趨勢(shì)，并紛紛利用技術(shù)來(lái)解決這些 新的安全挑戰(zhàn)。全身掃描是一種常用的安全工具，可以幫助克服這些挑戰(zhàn)和解決潛在威脅。這種設(shè)備非常重要，被廣泛用在機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站和政府大樓中。它們對(duì)進(jìn)出建筑物的人員進(jìn)行掃描以查明是否藏有武器、爆炸物和其他違禁物品。雖然人體掃描儀幾乎是不可或缺的，但它存在幾大缺點(diǎn)。現(xiàn)在大多數(shù)的人體掃描解決方案所需掃描時(shí)間較長(zhǎng)，這會(huì)導(dǎo)致人流堵塞。許多掃描儀的分辨率不足以檢測(cè)當(dāng)今的威脅，或者會(huì)太過(guò)于干擾日常活動(dòng)的進(jìn)行。此外，即便它們能夠滿(mǎn)足上述所有預(yù)期，也通常過(guò)于昂貴，無(wú)法大規(guī)模投入商業(yè)使用.
ADI公司在射頻、微波和毫米波技術(shù)方面的進(jìn)展正在改變這一狀況。有了新的半導(dǎo)體解決方案，公司可以實(shí)現(xiàn)新一代的人體掃描解決方案，以定義其功能范圍。本文討論了人體掃描技術(shù)的發(fā)展，以及目前可用于開(kāi)發(fā)下一代人體掃描儀的解決方案。
圖2. 用于檢測(cè)威脅的人體掃描技術(shù)的發(fā)展。
人體掃描解決方案的發(fā)展歷史
早在自動(dòng)化人體掃描系統(tǒng)出現(xiàn)之前，人們主要通過(guò)人工搜身來(lái)進(jìn)行檢查。當(dāng)然，正如人們所料，這需要很長(zhǎng)時(shí)間，會(huì)侵犯?jìng)€(gè)人隱私，而且并不一定能夠最準(zhǔn)確地檢測(cè)出威脅。隨著威脅日益復(fù)雜和技術(shù)不斷進(jìn)步，人工搜身被金屬探測(cè)器所取代。金屬探測(cè)器自動(dòng)掃描人流，讓他們可以無(wú)需停步而直接走過(guò)安全門(mén)。只有被檢測(cè)到身上帶有金屬物體時(shí)，才需要停下來(lái)接受人工搜身。當(dāng)時(shí)的假設(shè)是，至少大部分威脅都是由金屬造成的。在那個(gè)時(shí)代，這種假設(shè)，還有金屬探測(cè)器的預(yù)期分辨率水平有其合理性。除了這些固定的金屬探測(cè)器之外，還采用便攜式手持金屬探測(cè)器加以輔助，使工作人員可以在不接觸人們身體的前提下更近距離地進(jìn)行掃描。
最終，隨著各種隱藏的物體變得更加隱蔽，傳統(tǒng)的金屬探測(cè)器開(kāi)始難以勝任。現(xiàn)在，隨著3D打印等技術(shù)的出現(xiàn)，人們可以用非金屬材料制造武器，因此金屬探測(cè)器不再是最好的檢測(cè)方法。因此，各種機(jī)構(gòu)需要引入更準(zhǔn)確的掃描方法。
此后，X射線技術(shù)成為首選。X射線掃描儀的速度很快，可以穿透活體，提供人體和隱藏物體的超高分辨率圖像。這項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)在于，被掃描的人員會(huì)受到高強(qiáng)度輻射，引發(fā)了公眾對(duì)人身健康和個(gè)人隱私極大關(guān)注。由于其固有的穿透特性，X射線可以揭露大多數(shù)人都不愿意分享的大量信息，由此引發(fā)了眾怒。這些機(jī)器的最初版本要求檢查人員人工判斷隱藏物體的圖像，帶來(lái)了侵犯這一主要弊端。此外，由于這些機(jī)器使用主動(dòng)輻射，不管X射線公司如何聲明，都引發(fā)許多人對(duì)長(zhǎng)期健康的極大關(guān)注。
鑒于上述原因，X射線被修改為X射線后向散射解決方案，后者不會(huì)穿透目標(biāo)，而是從目標(biāo)表面進(jìn)行反射。從健康角度來(lái)看，這種解決方案相對(duì)更好，盡管人們?nèi)詫?duì)這種技術(shù)的健康和隱私影響抱持同樣的擔(dān)憂(yōu)。如今，后向散射技術(shù)被全球多地采用。
與此同時(shí)，射頻、微波和毫米波技術(shù)也取得了進(jìn)步。掃描公司目前正在采用這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)掃描儀，其特點(diǎn)是速度快，分辨率高，不侵犯?jìng)€(gè)人隱私，而且不利用任何輻射。這些掃描儀的工作頻率一般在10GHz到40GHz之間，有時(shí)還高達(dá)60GHz到80GHz。隨著射頻和微波技術(shù)日益普及，這些掃描儀的價(jià)格越來(lái)越低，體積越來(lái)越小巧，因此在各種市場(chǎng)中被廣泛投入商業(yè)使用。一般來(lái)說(shuō)，相比之前的產(chǎn)品，這些掃描器都不僅安全可靠，而且更能保護(hù)隱私。毫米波掃描正逐漸成為當(dāng)今和未來(lái)人體掃描儀的首選技術(shù)。
毫米波人體掃描儀市場(chǎng)概述
毫米波人體掃描提供了巨大的市場(chǎng)機(jī)遇，不僅限于安全和威脅檢測(cè)應(yīng)用，還包括其他商業(yè)應(yīng)用。根據(jù) Global Industry Analyst, Inc.2015年發(fā)布的報(bào)告，全身掃描儀市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2021年將增長(zhǎng)到17億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為41.5%。根據(jù)MarketsandMarkets,的另一份報(bào)告，到2021年，單單機(jī)場(chǎng)人體掃描市場(chǎng)的價(jià)值預(yù)計(jì)就將達(dá)到1.18億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為8.4%。這還未考慮非機(jī)場(chǎng)和商業(yè)市場(chǎng)的巨大增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。
毫米波技術(shù)也同樣被應(yīng)用于其他行業(yè)，例如在商業(yè)領(lǐng)域，商場(chǎng)、音樂(lè)廳和體育場(chǎng)使用低成本人體掃描儀確保安全。類(lèi)似地，在消費(fèi)領(lǐng)域，該技術(shù)可用在零售商店，將傳統(tǒng)的試衣間更換為現(xiàn)代的掃描和試穿系統(tǒng)。醫(yī)療健康行業(yè)也在考慮使用毫米波取代老式的主動(dòng)式輻射全身掃描的方法進(jìn)行各種治療。
隨著全球都在從X射線、后向散射和金屬探測(cè)器技術(shù)轉(zhuǎn)換到毫米波全身掃描儀，市場(chǎng)提供了巨大的機(jī)會(huì)。為了保持市場(chǎng)份額，這一領(lǐng)域的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者不僅需要制造人體掃描儀，還需要優(yōu)化它們，使其具有更高的圖像分辨率和更快的性能，同時(shí)對(duì)功能進(jìn)行改進(jìn)，例如在行進(jìn)中掃描，無(wú)需人員止步。
總體來(lái)說(shuō)，用于全身掃描系統(tǒng)的毫米波技術(shù)在政府、商業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域的應(yīng)用前景一片光明。ADI公司已經(jīng)看到一些初創(chuàng)公司開(kāi)始采用微波和毫米波解決方案來(lái)開(kāi)發(fā)下一代人體掃描儀。
毫米波人體掃描儀—技術(shù)解決方案
如圖3所示，總體來(lái)看，主動(dòng)式毫米波人體掃描儀的設(shè)計(jì)包括天線元件、射頻分段（簡(jiǎn)單起見(jiàn)，將射頻、微波和毫米波統(tǒng)稱(chēng)為射頻）、混合信號(hào)段和數(shù)字域。
圖3. 高水平毫米波人體掃描儀結(jié)構(gòu)框圖。
天線元件的物理結(jié)構(gòu)包含用于發(fā)射和接收信號(hào)的小型天線結(jié)構(gòu)。這些元件背后的射頻部分均由高性能半導(dǎo)體硬件（芯片組）組成，它們將發(fā)射信號(hào)傳輸至天線元件，并將反射回來(lái)的信號(hào)通過(guò)天線接收。射頻部分的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，可以確保掃描儀在最短的時(shí)間內(nèi)獲取有關(guān)目標(biāo)的最多信息，而不遺漏關(guān)鍵細(xì)節(jié)。
混合信號(hào)部分包括高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。這些ADC和DAC將模擬射頻信息轉(zhuǎn)換成掃描儀的計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)字位，以傳輸射頻信號(hào)。
最后，數(shù)字部分是用于圖像處理、掃描和威脅識(shí)別的大部分軟件算法所在的位置。數(shù)字部分的需求通常決定著射頻和混合信號(hào)部分的需求（如通道數(shù)、頻率、所需帶寬和采樣速率）。大多數(shù)開(kāi)發(fā)毫米波掃描儀的公司都嚴(yán)格控制掃描儀的數(shù)字/軟件部分和天線設(shè)計(jì)。這就是他們讓自己的掃描器性能脫穎而出的地方：開(kāi)發(fā)專(zhuān)用軟件算法和天線設(shè)計(jì)，從而以最小尺寸提供最佳分辨率和最快掃描速度。
射頻部分和混合信號(hào)部分是整個(gè)解決方案的關(guān)鍵部分，但大部分掃描儀的整體設(shè)計(jì)都是相似的。圖3和圖5分別顯示了射頻段的發(fā)射和接收部分。
圖4. PIN（頂部）與SOI開(kāi)關(guān)（底部）的實(shí)現(xiàn)方式比較。
如圖所示，發(fā)射和接收信號(hào)鏈由相同的頻率源（頻率產(chǎn)生模塊）驅(qū)動(dòng)。頻率源產(chǎn)生5GHz到10GHz的信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻鏈，放大和倍增兩次，在掃描儀的射頻操作頻段內(nèi)生成20GHz到40GHz的信號(hào)。該20GHz到40GHz的信號(hào)隨后經(jīng)過(guò)傳輸鏈，根據(jù)系統(tǒng)的配置，該信號(hào)可能被再次放大，并被濾波，以消除在前面階段增添的任何雜散。由于大多數(shù)掃描儀都在寬頻率范圍內(nèi)工作，它們需要一個(gè)能夠在整個(gè)頻率范圍內(nèi)進(jìn)行濾波的濾波器。傳統(tǒng)上，單個(gè)寬帶濾波器很難構(gòu)建，或者實(shí)施起來(lái)成本很高。因此，制造商使用一個(gè)濾波器組，通過(guò)開(kāi)關(guān)將多個(gè)窄帶濾波器組合起來(lái)。這些窄帶濾波器一起作為一個(gè)寬帶濾波器使用。
圖5. 通用毫米波成像發(fā)射 (Tx) 信號(hào)鏈。
圖6. 通用毫米波成像接收 (Rx) 信號(hào)鏈。
ADI公司通過(guò)使用可調(diào)濾波器來(lái)簡(jiǎn)化這種傳統(tǒng)架構(gòu)。通過(guò)改變調(diào)諧電壓，濾波器可以連續(xù)調(diào)諧到所需的頻率。與信號(hào)鏈合用時(shí)，ADI的可調(diào)帶通濾波器可以替代多個(gè)濾波器組或放寬對(duì)濾波器組的要求。
發(fā)射信號(hào)被濾波之后會(huì)通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)矩陣傳輸?shù)蕉鄠€(gè)發(fā)射通道。根據(jù)每個(gè)系統(tǒng)集成商的性能要求和天線設(shè)計(jì)，信號(hào)鏈可能由幾十個(gè)到幾百個(gè)發(fā)射和接收通道組成。通道的數(shù)量通常會(huì)影響系統(tǒng)的性能和成本。開(kāi)關(guān)矩陣由多個(gè)開(kāi)關(guān)組成，用于接收發(fā)射信號(hào)并將其分布到多個(gè)發(fā)射天線元件中。
傳統(tǒng)上，這種開(kāi)關(guān)矩陣是通過(guò)在SPDT配置中使用PIN二極管和GaAs開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的，特別是在高達(dá)40GHz的高頻下。對(duì)于PIN二極管，每個(gè)開(kāi)關(guān)都需要大量的外部元件來(lái)控制高偏置電壓和電流。隨著通道數(shù)量增加，這些外圍電路會(huì)變得更加復(fù)雜。同樣地，采用GaAs對(duì)應(yīng)元件的設(shè)計(jì)需要采用多個(gè)開(kāi)關(guān)，以便為高通道數(shù)構(gòu)建開(kāi)關(guān)樹(shù)。
ADI公司采用40 GHz SP4T SOI（絕緣體上的硅）開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)化了這種設(shè)計(jì)，例如 ADRF5046。借助SP4T，設(shè)計(jì)師可以最多使用四個(gè)開(kāi)關(guān)位置，而不是每個(gè)開(kāi)關(guān)支持兩個(gè)開(kāi)關(guān)位置。例如，對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的12通道系統(tǒng)，3個(gè)SP4T開(kāi)關(guān)可以替代多達(dá)7個(gè)SPDT開(kāi)關(guān)。對(duì)于具備更高通道數(shù)的系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)復(fù)雜性呈指數(shù)增長(zhǎng)，SP4T SOI開(kāi)關(guān)的優(yōu)勢(shì)更加明顯。除了減少開(kāi)關(guān)IC的數(shù)量，減少外部元件的數(shù)量 和降低偏置功率同樣重要。ADRF5046的設(shè)計(jì)采用SOI工藝，可以在低電源電壓下，以可忽略的偏置電流運(yùn)行，且無(wú)需任何外部元件，即可接入標(biāo)準(zhǔn)CMOS控制信號(hào)。圖4顯示了使用老式PIN二極管與新的SOI開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)方式之間的差異。
最后，發(fā)射信號(hào)從發(fā)射天線元件發(fā)射出去。根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)，單個(gè)或多個(gè)發(fā)射天線可以在任何給定的時(shí)間處于工作狀態(tài)。對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)，通常有一個(gè)發(fā)射天線在任何給定的時(shí)間處于工作狀態(tài)。系統(tǒng)可以通過(guò)多根發(fā)射天線連續(xù)線性掃描信號(hào)，每次發(fā)射的間隔都非常短（只有幾?s）。
在接收端，多個(gè)接收元件同時(shí)處于工作狀態(tài)。接收元件會(huì)搜尋來(lái)自目標(biāo)的反射信號(hào)。它通過(guò)多個(gè)通道捕獲反射的接收信號(hào)，然后讓信號(hào)通過(guò)每個(gè)通道的低噪聲放大器(LNA)，在不產(chǎn)生額外噪聲的情況下放大信號(hào)。然后使用與發(fā)射端類(lèi)似的開(kāi)關(guān)矩陣來(lái)合并來(lái)自多個(gè)通道的放大信號(hào)。數(shù)字衰減器被用于實(shí)施增益調(diào)節(jié)，而SOI工藝中的ADRF5730 可以滿(mǎn)足快速開(kāi)關(guān)建立要求。接收到的信號(hào)隨后經(jīng)過(guò)下變頻和進(jìn)一步的放大級(jí)。傳統(tǒng)上，系統(tǒng)集成商采用超外差結(jié)構(gòu)將高頻信號(hào)分多個(gè)階段下變頻至中頻。不過(guò)，有了寬帶混頻器，如HMC8192（20GHz至42GHzI/Q混頻器），集成商只需一步即可將高達(dá)42GHz的頻率下變頻至低中頻或基帶。這個(gè)混頻器的本振驅(qū)動(dòng)和發(fā)射級(jí)使用相同頻率源模塊。然后，寬帶I/Q混頻器的IF被饋送到單端轉(zhuǎn)差分放大器，隨后與高速ADC進(jìn)行連接。這種高速ADC將信號(hào)數(shù)字化，并為運(yùn)行多種軟件算法來(lái)檢測(cè)圖像的計(jì)算機(jī)提供數(shù)字輸入。
如之前的圖所示，ADI公司可以為毫米波人體掃描儀提供從比特到天線和從天線到比特的完整信號(hào)鏈解決方案。借助廣泛的射頻、微波和毫米波器件產(chǎn)品系列，集成商一定可以找到滿(mǎn)足其性能和價(jià)格預(yù)期的合適器件。要提供從比特到天線的完整天線解決方案，需要具備必要的產(chǎn)品系列、經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)支持，而ADI是業(yè)內(nèi)唯一家滿(mǎn)足這一條件的公司。這讓制造商無(wú)需單獨(dú)選擇、評(píng)估每個(gè)器件，并為它們議價(jià)，從而能夠節(jié)省大量的時(shí)間、金錢(qián)和精力。
從射頻分段的角度來(lái)看，人體掃描儀的精度（分辨率）和速度在很大程度上取決于幾個(gè)關(guān)鍵因素：
頻率范圍 決定了掃描儀的穿透特性和可用帶寬。通常頻率越高，穿透性越強(qiáng)（在某些情況下），可用帶寬越大。帶寬越高，分辨率也越好，因?yàn)槊總€(gè)頻率通道可以傳輸更多與目標(biāo)有關(guān)的數(shù)據(jù)。由于波長(zhǎng)較短，更高頻率的系統(tǒng)需要的天線也更小。因此，多通道系統(tǒng)會(huì)采用多根高頻小天線。不過(guò)，由于半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、封裝問(wèn)題以及集成商缺乏高頻設(shè)計(jì)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，要面向大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用構(gòu)建基于極高頻(>60GHz)的人體掃描儀設(shè)計(jì)，成本非常高昂，或者過(guò)程非常復(fù)雜。因此，目前大多數(shù)系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)成使用10 GHz到40 GHz的頻率。
通道的數(shù)量 決定了可以從多個(gè)不同來(lái)源獲取關(guān)于目標(biāo)的信息。更高通道數(shù)通常可以提供更高的目標(biāo)分辨率和更好的天線空間多樣性。增加通道數(shù)量需要復(fù)制每個(gè)通道的硬件內(nèi)容，這會(huì)顯著增加射頻部分的尺寸和成本。更高通道數(shù)還意味著系統(tǒng)需要采用多個(gè)高速ADC，這會(huì)進(jìn)一步增加混合信號(hào)域的成本。
信號(hào)鏈的動(dòng)態(tài)范圍決定了人體掃描系統(tǒng)的靈敏度。動(dòng)態(tài)范圍越高，系統(tǒng)對(duì)小目標(biāo)和隱蔽目標(biāo)的檢測(cè)能力越強(qiáng)。為了提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，集成商通常會(huì)選擇線性度極好且噪聲系數(shù) 低的器件。
關(guān)鍵成功因素
除了掃描系統(tǒng)的技術(shù)性能之外，毫米波人體掃描儀系統(tǒng)集成商或制造商的成功還取決于許多因素。除了掃描儀準(zhǔn)確檢測(cè)小型、隱蔽和危險(xiǎn)物體的能力外，該系統(tǒng)還需要快速運(yùn)行才能在高流量區(qū)域使用，需要具有成本效益才能進(jìn)行大規(guī)模部署，還需要提供競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)才能確保業(yè)務(wù)可行性。因此，人體掃描儀制造商的成功取決于以下因素：
圖7. 人體掃描儀制造商的關(guān)鍵成功標(biāo)準(zhǔn)。
掃描精度
人體掃描儀能否明確區(qū)分潛在危險(xiǎn)的物體和無(wú)關(guān)緊要的物體，掃描精度是關(guān)鍵。第一代毫米波掃描儀問(wèn)題頻出，誤報(bào)率非常高。這就導(dǎo)致需要采用其他手段重新評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，大大浪費(fèi)了時(shí)間和經(jīng)歷，并影響心情。提高分辨率和降低誤報(bào)率的要求通常很難兩全。掃描儀的分辨率越高，誤報(bào)的可能性也越高。因此，大多數(shù)系統(tǒng)集成商都努力在分辨率和誤報(bào)率之間尋求適當(dāng)?shù)钠胶狻８鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)，10GHz到40GHz的范圍可以提供這種寬帶覆蓋，而品類(lèi)眾多的低噪聲器件，例如ADI提供的器件，則可以提供高動(dòng)態(tài)范圍。正確的硬件架構(gòu)和器件選擇可以提高系統(tǒng)的分辨率。然后，系統(tǒng)集成商會(huì)開(kāi)發(fā)高級(jí)軟件算法，更智能地解析這種高分辨率圖像，確保在首次掃描時(shí)即正確識(shí)別真正的威脅。
縮短上市時(shí)間
毫米波人體掃描市場(chǎng)預(yù)計(jì)將快速增長(zhǎng)，吸引著許多新加入者，因此，上市時(shí)間是成功的關(guān)鍵，而要確保能夠縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，系統(tǒng)集成商需要采用幾家關(guān)鍵供應(yīng)商提供的更多集成化和模塊化器件。這樣他們就更不需要分別選擇、評(píng)估每個(gè)分立式器件，以及在信號(hào)鏈中實(shí)施它們。相反，通過(guò)使用更多集成化和寬帶器件，公司可以在硬件設(shè)計(jì)上花更少的時(shí)間，而將更多的時(shí)間用在軟件差異化上。ADI公司是業(yè)界唯一家提供完整信號(hào)鏈解決方案的公司，可以滿(mǎn)足從直流到100 GHz的所有設(shè)計(jì)需求。多家毫米波系統(tǒng)設(shè)計(jì)公司依靠這個(gè)產(chǎn)品系列來(lái)縮短其產(chǎn)品上市時(shí)間。
小尺寸
為了使毫米波掃描儀得到廣泛應(yīng)用，需要大幅縮小這些掃描儀的尺寸。出于美學(xué)或空間不足的原因，下一代掃描儀的尺寸需要變得更小。此外，隨著對(duì)分辨率的需求不斷提高，下一代掃描儀將需要更多的通道，這意味著硬件和天線數(shù)量會(huì)越來(lái)越多。為了在提高分辨率的同時(shí)保持小尺寸，系統(tǒng)集成商需要與ADI公司這樣的半導(dǎo)體提供商密切合作，開(kāi)發(fā)出高度集成的芯片組。目前很少有公司能有能力開(kāi)發(fā)高達(dá)100GHz的產(chǎn)品，并且以封裝形式提供，同時(shí)在同一器件中集成多種功能。ADI公司在這種高頻集成（例如，E波段發(fā)射和接收SiP）和多通道設(shè)計(jì)（例如，24GHz4通道雷達(dá)解決方案）方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位，憑借此類(lèi)高頻、集成化和封裝器件，這種設(shè)計(jì)仍然走在市場(chǎng)前列。
平臺(tái)方法
為了確保毫米波掃描儀不成為只維持一代的產(chǎn)品，而是可以隨著時(shí)間的推移不斷發(fā)展，系統(tǒng)集成商需要采用平臺(tái)設(shè)計(jì)方法。這意味著集成商選擇的器件應(yīng)該為他們提供一條路徑，讓他們能夠在多代全身掃描解決方案中使用相同的硬件架構(gòu)。這樣，每當(dāng)集成商希望改進(jìn)解決方案，以提高性能、速度或降低成本時(shí)，他們無(wú)需重新設(shè)計(jì)信號(hào)鏈中的每個(gè)組件。
為此，他們可以做出正確的長(zhǎng)期選擇，比如利用寬帶器件而不是窄帶器件。這樣，即使集成商修改了頻率計(jì)劃或計(jì)劃利用更高的頻率來(lái)獲得更高的帶寬，也不需要尋找新的器件。同樣的寬帶器件就可以滿(mǎn)足新系統(tǒng)的需求。
同樣，通過(guò)使用同一家供應(yīng)商的多個(gè)器件，集成商可以與該供應(yīng)商合作，將多個(gè)功能集成到單個(gè)芯片或單個(gè)封裝中。ADI公司提供業(yè)界最廣泛的寬帶器件產(chǎn)品系列，因此提供了獨(dú)一無(wú)二的機(jī)會(huì)來(lái)持續(xù)升級(jí)硬件架構(gòu)，而無(wú)需每次重新設(shè)計(jì)。
成本更低的解決方案
最后，成本是確保掃描解決方案具備業(yè)務(wù)可行性的重要因素。要讓全身掃描儀廣泛應(yīng)用于除機(jī)場(chǎng)以外的商業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合，系統(tǒng)集成商需要大幅降低價(jià)格。這給他們的成本結(jié)構(gòu)帶來(lái)了巨大壓力。一方面，他們需要增加通道數(shù)量，使用更寬頻段和更高頻率的器件，這會(huì)增加系統(tǒng)成本，但另一方面，市場(chǎng)需要更低的成本結(jié)構(gòu)。因此，集成商需要尋找更新穎、更有創(chuàng)意的方法來(lái)降低成本。以下是集成商降低系統(tǒng)總成本并實(shí)現(xiàn)毛利潤(rùn)最大化的一些潛在方法：
圖8. 降低全身掃描儀成本的方法。
提高集成度：集成商可以利用將多個(gè)功能集成到一起的器件，顯著減少構(gòu)建信號(hào)鏈所需的組件數(shù)量。組件越少，需要組裝的器件數(shù)量越少，這意味著組裝速度更快，PCB尺寸更小，需要支持的設(shè)計(jì)也更簡(jiǎn)單。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這意味著構(gòu)建成本更低，為掃描系統(tǒng)提供技術(shù)支持的能力也更強(qiáng)。
全封裝器件：通過(guò)使用全封裝器件，即使在高頻率下，集成 商也不需要采用特殊的組裝方法來(lái)組裝裸片。這樣集成商就無(wú)需采用成本高昂的組裝技術(shù)（例如用于裸片的芯片和電線），而是可以使用更簡(jiǎn)單的SMT封裝焊接。目前，很少有半導(dǎo)體公司具備提供高頻封裝器件的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。僅有幾家公司可以提供經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的、高達(dá)86GHz的封裝解決方案，ADI公司就是其中之一。集成商應(yīng)該精挑細(xì)選一家可提供一系列SMT封裝產(chǎn)品的長(zhǎng)期設(shè)計(jì)合作伙伴。
首選供應(yīng)商安排： 系統(tǒng)集成商應(yīng)盡量減少構(gòu)建整體解決方案所需的供應(yīng)商數(shù)量。這樣集成商便可獲得更大的議價(jià)（買(mǎi)方）權(quán)，同時(shí)在多個(gè)平臺(tái)上利用同一家供應(yīng)商帶來(lái)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。因此，集成商應(yīng)該選擇能為他們提供合適的解決方案和未來(lái)路徑的正確行業(yè)合作伙伴。
外包非核心技術(shù)工作： 如前所述，對(duì)于大多數(shù)開(kāi)發(fā)全身掃描儀的系統(tǒng)集成商而言，核心專(zhuān)業(yè)知識(shí)是用于成像和檢測(cè)的軟件算法。這些軟件算法支持以高分辨率檢測(cè)小型物體，同時(shí)減少誤報(bào)率。大多數(shù)情況下，半導(dǎo)體硬件需求都是由軟件需求推動(dòng)的。因此，為了最大限度地發(fā)揮各公司的核心功能優(yōu)勢(shì)，并確保加快上市時(shí)間，系統(tǒng)集成商應(yīng)考慮將硬件開(kāi)發(fā)外包給擁有硬件專(zhuān)業(yè)知識(shí)的公司。這樣一來(lái)，集成商就可以專(zhuān)注于自己的核心功能，讓硬件專(zhuān)家利用最新的技術(shù)進(jìn)步開(kāi)發(fā)最先進(jìn)的硬件平臺(tái)。
隨著毫米波技術(shù)越來(lái)越注重系統(tǒng)和解決方案，以ADI公司為代表的半導(dǎo)體公司可憑借其完整的信號(hào)鏈解決方案提供獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)外包系統(tǒng)設(shè)計(jì)，集成商可以專(zhuān)注于自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力，而且由于繞開(kāi)了非核心功能，同時(shí)利用了與一家供應(yīng)商合作的規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，還可以降低成本。
綜上所述，微波和毫米波全身掃描儀正在成為全球安全和檢測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分。通過(guò)利用最新的技術(shù)進(jìn)步，做出正確的設(shè)計(jì)選擇，并建立最佳的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，系統(tǒng)集成商可以讓其解決方案脫穎而出。以ADI公司為代表的半導(dǎo)體公司正在為實(shí)現(xiàn)下一代毫米波全身掃描儀全力以赴，并期待與系統(tǒng)集成商精誠(chéng)合 作，共同開(kāi)發(fā)更準(zhǔn)確、快速且更具商業(yè)可行性的全身掃描系統(tǒng)，構(gòu)建一個(gè)全新生態(tài)系統(tǒng)