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文档介绍：关于-5G毫米波相控阵的调研
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，当小基站不动，UE在移动，波束就会随着它的移动而去自动追踪它，这样就可以确保两者之间的连接还是保持在一个非常稳定的状态。
UE:5G新空口原型系统包括基站和用户设备UE，并充当试验平台以验证 5G新空口功能，支持超过100MHz的大射频带宽，可实现每秒数千兆比特的数据传输速率；它还支持全新的集成子帧设计，空口传输时延较当今4G LTE网络显着降低。
 高通执行副总裁Cristiano Amon表示，高通预计2018年进行5G原型设计和测试，商用服务预计会在2020年实现。
高通工程技术副总裁Durga Malladi强调，5G不仅是行动宽频的概念，还是一个系统，将来所有产业的升级。
（二）5G毫米波面临的挑战
（1）测试难题
毫米波测试的困难之一是这些频率的很多信号带宽很宽，”NI的Hall说，“毫米波器件的量产测试方法有现成的，但调制测试还没有。工程师能够买到100GHz或更高频率的矢量信号分析仪（VNA），但矢量信号分析仪只适合测量S参数。”
矢量信号分析仪适合测量滤波器、耦合器与功放。“然而，矢量信号分析仪无法测试调制质量，但调制质量是射频芯片的重要参数。”Hall说道。
不过Hall认为28GHz器件是可以测量的，“28GHz 5G的标准要求500MHz带宽，这可以做没有问题。”
但是测量60GHz器件还是有难度，“，但现在我相信没有一家WiGig的测试方案可以商用。”Hall说，“由于缺乏测试方法，工程师只能依靠‘标准被测器件’的方法，如果一颗WiGig射频芯片能够进行通信，我们认为这颗芯片就是好的。这种方法很不可靠，因为缺乏测试手段，所以现在市场上的WiGig产品很多都有质量问题。”
（2）封装
军用毫米波产品大多采用陶瓷或者金属封装，这些封装可靠性很好，但是成本很高。
所以民用市场在考虑采用QFN封装和多芯片模组，以及其他适合毫米波的先进封装。“厂商也在扇出和嵌入式封装方面进行尝试。”日月光副总裁Harrison Chang说。
实际上，在毫米波芯片封装上，封装工程师必须考虑更多的因素，尝试更多的方法。“（毫米波的）射频前端要复杂得多，”Chang说，“我们必须保证封装的结构，例如连线、垫盘（pad）和通孔，使之不会妨碍到芯片上的射频设计。
（3）标准
WiFi等无线技术都能被置于5G概念内，将是整个市场变得复杂、不确定甚至混乱。例如，5G或许会把60GHz无线网络技术（WiGig） 包含进来，其他的无线标准也在不断涌现，例如LoRa和Sigfox。
但是不太可能（如果不是不可能）设计出一颗射频芯片支持所有国家的所有无线通信标准。“你能同时满足所有的需求吗？不 能！”ADI公司通信基础设施部门首席技术官Thomas Camerson斩钉截铁地说。所以，将来运营商只会支持一部分5G标准。“（运营商的）目标是建成一个灵活的网络，可以满足细分的垂直市场需求。”Camerson说道。
（4）传播
相比4G，毫米波信号传输距离变短，由于波长变短和空气吸收等因素影响，5G信号传播距离大约为200米。为了满足短距离传 输范围的数据流量需求，5G将采用大规模多入多出技术（Massive MIMO），通过使用多根天线来倍增系统通信容量
（5）功耗
  毫米波收发机要求CMOS器件能工作在毫米波频段，所以要求CMOS器件对信号的灵敏度很高。我们可以参照日常生活中的水龙头来说明这个问题。
  大家一定都经常有开关水龙头的经验，很多水龙头在关着时，需要拧很多下才会出来一点点水，然后随着水流越来越大，只要多拧一点点水流就会变大很多。在这里，手拧龙头的动作就是激励信号，而对应的水流变化就是输出响应。CMOS器件本质上和水龙头很像，都是通过控制端（即CMOS的栅极）调整输出流量（对水龙头是水流，对