相控阵天线和5G无线发展蓝图

七月. 11, 2017

尽管5G技术的市场和媒体宣传不断增多,但有一个心照不宣的事实是,在实现5G技术之前,还有很长的路要走。预计5G的初始行业标准最早将在2018年夏季得到批准,并且在5G投入主流商业应用前,仍有许多监管问题和无数技术挑战有待解决。

不过,尽管面临着艰巨的挑战,但5G技术潜在的效益如此巨大,令人不禁激动万分。考虑到5G对交通、工业和娱乐应用等领域的影响时,改善手机连接性只是冰山一角。 在行业研究公司IHS Markit发布的最新白皮书中,5G被誉为将移动技术引入通用技术(GPT)领域的催化剂,通用技术彻底改变了社会,例如印刷机、蒸汽机和电力。

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5G影响的市场和应用概述(上面的图片由Nokia提供)

MIMO与大规模MIMO

此外,要实现5G的前景,还需要在基站的建设方式上做出重大创新。目前,我们依靠多输入多输出(即MIMO)天线配置来成倍增加无线基站天线链路的容量。这些天线能够将信号强度集中到较小的空间区域,通过将信号准确导向所需位置来提高总体效率和吞吐量。通过添加额外的天线,可提高这种波束成形能力。

但是,传统基站可容纳两根到八根天线,而5G基站需要在“大规模MIMO”配置中排列64到数百根天线,以便提供必要的数据速率。这种相控阵天线设计包括一个有源相控阵(AESA),能够以电子方式操纵信号,其精度显著高于MIMO如今可以支持的波束成形精度。

高性能、低成本的有源天线

我们知道,就大规模MIMO 5G系统的架构和装配而言,它们与专用于军用和民用空中交通管制和天气系统跟踪应用的新一代多功能相控阵雷达(MPAR)有源天线系统具有很多相近之处。虽然您可能通常不会将这类雷达系统与5G等成本敏感型商业应用相关联,但您可能会惊讶地发现,MPAR技术利用设计和制造效率极大降低了最终系统的成本。

第一代MPAR系统在由成百上千个有源天线组成的平面配置中采用了可缩微平面阵列(SPAR™)片。 MACOM和麻省理工学院林肯实验室合作开发的SPAR片技术凭借高度集成的天线子系统以及大规模商业级封装和制造技术,提供了成本敏感型的全新相控阵雷达系统开发方法。

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第一代MPAR系统利用可微缩平面阵列(SPAR)片阵列 如上所示

片式AESA为新一代高性能灵敏型雷达系统奠定了基础,此系统可快速构建、灵活定制和扩展,支持在各种应用中部署,成本比传统缝隙阵列架构低5倍。MPAR等相控阵技术的持续创新有助于充分实现5G技术的前景,助力基站OEM简化设计和制造流程,加快5G技术的上市速度。

如需详细了解适合5G的MPAR技术的优势,请从微波产品摘要中查阅本文章。 如需深入了解MPAR技术架构,请查阅微波杂志

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