关于5G毫米波相控阵的调研讲解

关于5G毫米波相控阵的调研

摘要：当今，5G市场已经开始升温，各厂家（Anokiwave、博通、英特尔、Qorvo、高通、三星、华为）正在开发5 G芯片， 5G已经成为中国乃至国际市场上的一种潮流。本报告主要对5G毫米波的现状、面临挑战、以及涉及工艺进行调查，从而了解衰减器与移相器在5G 60GHz情况下的发展前途。

关键词：5G;毫米波；60GHz; 28GHz；SiGe；

一关于5G

（一）：5G的基本概念

第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，外语缩写：5G。也是4G之后的延伸，正在研究中，网速可达5M/S - 6M/S .

(二)：发展状况及影响

5G市场已经开始升温。Anokiwave、博通、英特尔、Qorvo、高通、三星以及其他不断涌现出来的厂商，正在开发5G芯片。完成5G网络部署还面临诸多挑战，举个例子，虽然设备商和芯片厂商已经在开发5G

产品，但5G标准还没有确定。

1、发展

2G：是第二代手机通信技术规格的简称，一般定义为无法直接传送如电子邮件、软件等信息；只具有通话和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格。

3G：第三代移动通信技术（3rd-generation，3G），是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上

4G：是第四代移动通信及其技术的简称，3G是第三代移动通信技术的简称。相比3G，4G带宽更高，能够传输更高质量的视频及图像。

5G：网络将有更大的容量和更快的数据处理速度，通过手机、可穿戴设备和其它联网硬件推出更多的新服务将成为可能。5G的容量预计是4G的1000倍

2、状况

国内：早在2009年，华为就已经展开了相关技术的早期研究，并在之后的几年里向外界展示了5G原型机基站。华为在2013年11月6日

宣布将在2018年前投资6亿美元对5G的技术进行研发与创新，并

预言在2020年用户会享受到20Gbps的商用5G移动网络。

国际：日本期望于 2020 年开始运作。

英国预计于2018年投入公众测试，2020年正投入商用

欧盟的5G网络将在2020年~2025年之间投入运营

3、影响：

从用户体验看，5G具有更高的速率、更宽的带宽，预计5G网速将比4G提高

10倍左右，只需要几秒即可下载一部高清电影，能够满足消

费者对虚拟现实、超高清视频等更高的网络体验需求从行业应用看，5G具有更高的可靠性，更低的时延，能够满足智能制造、自

动驾驶等行业应用的特定需求，拓宽融合产业的发展空间，

支撑经济社会创新发展。

从发展态势看，5G目前还处于技术标准的研究阶段，今后几年4G还将保持主导地位、实现持续高速发展。但5G 有望2020 年正式商用

（三）社会评价：

欧盟数字经济和社会委员古泽·奥廷格表示，5G必须是灵活的，能够满足人口稠密地区、人口稀疏地区以及主要的交通线等各种场景的需要对信息通信业而言，今年全国“两会”透露的信息着实令人振奋。不仅李克强总理在政府工作报告中指出我国已建成全球最大的4G网络，为4G点赞，而且“十三五”规划纲要（草案）中明确提出，将积极推进第五代移动通信（5G）和超宽带关键技术研究，启动5G商用。

二关于毫米波

（一）微波的频段划分

微波按波长不同可分为分米波，厘米波、毫米波及亚毫米波，分别对应于特高频UHF（0.3～3GHz）、超高频SHF（3～30GHz）、极高频EHF（30～300GHz）及至高频THF（300GHz～3THz）。

微波部分频段的代号

（二）什么是毫米波

实际上，毫米波是指波长在1～10毫米的电磁波，其频率大约在

30GHz~300GHz之间。它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼具两种波普的特点。理论上讲，毫米波是光波向低频的发展与微波向高频的延伸。

从通信原理来看，无线通信最大信号带宽约在载波频率的5%左右，也就是说，载波频率越高，其可实现的信号带宽也就越大。此外，在毫米波频段中，28GHz 与60GHz是最有望应用在5G通信的两个频段。

（三）毫米波的特性

优点：从理论上讲，毫米波是光波向低频的发展与微波向高频的延伸。由于毫米波的独有特性，使其在传播时不易受到自然光和热辐射源的影响，不光是通信，其还可应用于雷达、制导等诸多领域。

缺点：尽管毫米波技术用途广泛，但其也不可避免地存有短板。例如其传播距离最多只能在200米左右，无法实现远距离传输，又或是毫米波的穿透能力不强，在空气中衰减较大，遇到墙或者其他阻碍就无法发挥作用。

（四）毫米波的应用

毫米波技术最早应用在航空军工领域，如今汽车雷达、60GHz Wi-Fi 都已经采用，将来5G也必然会采用。

三毫米波与5G

早期的5G新工作频率会是28GHz（美国）与39GHz（欧洲），后面

（一）高通谈5G不是只有快 28GHz频段毫米波首度展出

高通（Qualcomm）更在 MWC 期间演示採用 28GHz 频段的 5G 毫米波技术（Millimeter Wave），同时宣布与爱立信合作，并且加入中国移动5G 联合创新中心。

3.5GHz，过去整个蜂窝无线网路从来没有在28GHz 这个频段上进行探索过，因为在这麽高的频段，讯号很容易受到阻挡，可能很小的移动就会让网路无法连接。现在我们打电话，即使随意转动也不会影响通话质量，但是在28GHz 的频段下，当你转一个方向，你的头部也许就会成为障碍物，阻挡了讯号，同时也影响手机的使用，而这项技术的挑战难度在于如何利用这个频谱，使其发挥作用。

高通进行5G 毫米波 28 GHz 演示，展现调适性波束成型与波束追踪技巧，在设备间无障碍物（LOS）以及非直视性（NLOS）的射频通道条件下能进行稳定持续的宽频通讯，以及优异的装置行动力。Durga Malladi 表示，高通利用波束形成、波束追踪等技术解决，当小基站不