5G天線技術(shù)要求更高分解支持5g通信的新天線技術(shù)

多天線對(duì) 5G 市場(chǎng)中日益擴(kuò)張的小型蜂窩基站提出挑戰(zhàn)

隨著萬物互連的 IoT/IoE 社會(huì)的出現(xiàn)，人們的關(guān)注點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向作為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施元素的 5G 通信，并預(yù)測(cè)該市場(chǎng)將會(huì)得到快速增長(zhǎng)。雖然 5G 相關(guān)產(chǎn)品的市場(chǎng)只是初具雛形，但在 2023 年，全球市場(chǎng)價(jià)值預(yù)計(jì)將達(dá)到 380 億美元。與小型蜂窩基站相關(guān)的產(chǎn)品與服務(wù)預(yù)計(jì)將占到該總價(jià)值的 70% 左右。（Fuji Chimera Research Institute, Inc.《實(shí)現(xiàn) 5G/高速大容量通信的核心技術(shù)未來展望》，2018 年）

之所以會(huì)實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)，原因在于 5G 通信使用的是毫米波2，所以每個(gè) 5G 基站僅涵蓋有限的區(qū)域。因此，5G 通信網(wǎng)絡(luò)配置的特點(diǎn)是擁有大量小型蜂窩基站，這些基站在最初安裝時(shí)將覆蓋通過傳統(tǒng)通信基站提供覆蓋范圍的每個(gè)宏基站。此外，由于毫米波容易被物體屏蔽，因此在火車站、購物商場(chǎng)和體育館等地點(diǎn)需要安裝更多的小型蜂窩基站。

5G 通信的特點(diǎn)

超快速度/大容量 -

通信速度比 4G?快 10 倍。即使是一部高清電影也可在數(shù)秒內(nèi)下載完畢。
多個(gè)并發(fā)連接 -

每 km2 可連接100 萬個(gè)終端，不會(huì)出現(xiàn)通信延遲。
超低延遲 -

通信延遲是 4G 的十分之一（約 1 毫秒）。預(yù)計(jì)將應(yīng)用于無人駕駛和遠(yuǎn)程手術(shù)領(lǐng)域。

全球 5G 基站市場(chǎng)

Fuji Chimera Research Institute, Inc.，《實(shí)現(xiàn) 5G/高速大容量通信的核心技術(shù)未來展望》，2018 年

集成多個(gè)天線元件的多天線在小型蜂窩基站中發(fā)揮著重要的作用。5G 通信的關(guān)鍵技術(shù)是波束形成3，該技術(shù)將無線電波轉(zhuǎn)換為波束，然后將波束傳輸?shù)矫總€(gè)終端。例如，在體育場(chǎng)舉行的體育賽事中，該技術(shù)可將各個(gè)角度的運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作傳輸至大量觀眾終端，實(shí)時(shí)同步廣播多場(chǎng)比賽，并提供增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)觀眾服務(wù)。該技術(shù)將實(shí)現(xiàn)全新的賽事觀賞方式。

在波束形成過程中，通過控制從多天線的天線元件輻射出的信號(hào)相位，將無線電波轉(zhuǎn)換為波束。因此，集成多個(gè)天線元件的陣列天線逐漸發(fā)展成了多天線。由于帶通濾波器(BPF) 和集成電路?(IC) 也連接至陣列天線，所以這些天線需要外形小巧且纖薄，并確保整個(gè)系統(tǒng)的高級(jí)功能。

5G 通信中的波束形成

外形更小巧、更纖薄的復(fù)合設(shè)備為 5G 提供多天線解決方案

TDK?利用多年來累積的獨(dú)有 LTCC 技術(shù)為 5G 小型蜂窩基站開發(fā)了將天線元件與 BPF 集成到 LTCC 多層基板中的“LTCC AiP 設(shè)備”。該設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)是在天線層采用了新開發(fā)的低介電材料，因此即使是在毫米波段也能獲得高增益。其他優(yōu)勢(shì)包括出色的環(huán)境適應(yīng)能力和散熱效果以及設(shè)計(jì)和評(píng)估自由度，該設(shè)備為 5G 通信基站多天線提供出色性能。

LTCC 技術(shù)是為生產(chǎn)高頻元件等而開發(fā)的構(gòu)造方法。為在相對(duì)低溫下（大約 900°C）燒結(jié)而開發(fā)的陶瓷板材經(jīng)過多層壓制，可實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)，金屬導(dǎo)體微觀布線路徑在介電陶瓷板上形成，導(dǎo)體圖案使其能夠充當(dāng)電感器或電容器。由于用于電容器層和電感器層的片材材料不同，所以需要高級(jí)共燒技術(shù)。對(duì)于不同材料的此類共燒，TDK 率先提出一種高級(jí) LTCC 構(gòu)造方法，并已實(shí)現(xiàn)了用于移動(dòng)通信終端的高頻過濾器和前端模塊的商業(yè)化。

LTCC 設(shè)備的分層結(jié)構(gòu)

由多個(gè)元件（如?電容器和電感器）組成的電路在介電板材上印刷和積層。與在印刷基板上高密度安裝元件相比，這可節(jié)省更多的空間。

在萬物通過互聯(lián)網(wǎng)連接的 IoT/IoE 社會(huì)中，5G 通信網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)將成為通信基礎(chǔ)設(shè)施中不可或缺的一部分。TDK 將持續(xù)供應(yīng)各種支持 5G 通信網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)，包括用于通信電路、感應(yīng)、噪聲抑制和電池的產(chǎn)品與服務(wù)。

支持 5G 通信的 TDK 產(chǎn)品