• by Snowy
  • 17 Nov 2023

有人說,這一代通信技術系統作為唯一的創新發展就是毫米波了

從一開始,5G 系統就提出了“更快、更高、更強”的口號(唉,這難道不是著名的奧林匹克格言嗎?)從1g 到5G,甚至到未來,設計師們正是懷著這種願景設計和升級了一代又一代的通信系統。

01什么是毫米波

毫米波:波長為1-10mm的電磁波稱為毫米波,它處於微波和遠紅外波的重疊波長范圍內,因此具有兩種pop的特性。毫米波的理論和技術分別是微波向高頻的延伸和光波向低頻的延伸。

02為什么要擴展到毫米波

簡單地說,應用程序驅動需求。許多年前,無線應用程序不像現在這么擁擠。30GHz 以下的頻譜足以應用於各種應用,我們熟悉的移動通信系統基本上集中在6GHz 以下的高質量頻譜中。但是經過多年的發展,6GHz 以下的高質量頻譜無論如何(剔除過去的應用、利用認知無線電重用頻譜等)都無法被擠出,移動通信系統中頻譜資源的短缺和沖突仍然是最嚴重的問題。現在開發新的5G 系統,只有一些運營商騰出一些2G 時代的少量頻譜資源足夠。直到有一天,有人突然發現沒有一個大的毫米波段!毫米波波段猶如一片尚未開發的處女地,一片新大陸,為移動用戶和運營商提供了大量可用的頻譜資源。

03毫米波的優點

優點1

巨大的帶寬。一般認為毫米波的頻率范圍為26.5GHz-300GHz,帶寬高達273.5GHz,是DC到微波總帶寬的10倍以上。即使考慮大氣吸收因素,毫米波頻段也有很大一部分不適合“居住”,這使得毫米波頻段只有四個主要可用窗口,但這四個窗口的總帶寬可達135GHz。

優點2

波束窄。在相同天線設計尺寸下,毫米波的波束要比通過微波的波束窄的多。例如對於一個12cm的天線,在9.4GHz時波束形成寬度為18度,而在94GHz波束寬度僅為1.8度,因此研究毫米波技術往往被用於學生分辨能力更近的小目標企業或者可以更為全面清晰的觀察學習目標的細節。

優點3

與激光相比,氣候對傳播的影響要小得多,因此可以認為它具有全天候的特點。

優點4

與微波相比,毫米波組件的尺寸要小得多。所以做小模型比較容易。

04這么大一塊新地,現在怎么想著搬過去

雖然毫米波頻段具有上述優點,但將其應用於移動通信系統存在許多困難:

難點1

毫米波的傳輸安全距離實在發展有限,要用在企業大規模覆蓋上難度不小,高密度部署工作的話進行成本也頗高,這也是我國目前中國很多網絡運營商可以比較頭疼的問題。老師教導以及我們,無線電波的頻率越來越高,傳播文化距離越短。在理想的自由活動空間信息傳播社會條件下,一個70GHz的毫米波傳播10米之後損耗高達89dB;而在非理想的傳播時代條件下,傳播過程中損耗更是大的多。wcn7851因此,毫米波系統管理必須能夠通過不斷提高自身發射功率、提高天線增益、提高他們接受靈敏度等各種教學方法來補償這么大的傳播損耗。現在5G通信服務系統裏引入了Massive MIMO大規模天線陣列數據技術等,也是為向毫米波頻段搬家修好道路。

難點2

高成本。在過去,毫米波器件/芯片已經用於軍事領域,不能用於大規模商業。但近年來,通過使用 SiGe、 GaAs、 Gan 和 InP 等材料,並將它們與新的制造工藝相結合,工作在毫米波段的芯片被集成到小至10甚至納米的晶體管中,大大降低了成本。毫米波的商業應用是可能的。

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