窺豹5G - 毫米波開發(fā)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

為了實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率通信及傳感應(yīng)用，下一代移動(dòng)無線技術(shù)（5G）、射頻成像、甚至雷達(dá)將采用高微波和毫米波頻率。美國FCC和ITR已經(jīng)就數(shù)種高微波和毫米波頻段在上述領(lǐng)域中的應(yīng)用展開了研究，在過去數(shù)年中，該領(lǐng)域的國際投資勢以迅猛的勢頭蓬勃發(fā)展。早期的5G系統(tǒng)很可能因高頻通信及傳感系統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)所需的開發(fā)和技術(shù)尚未到位而采用6 GHz以下頻率。

       此方面技術(shù)進(jìn)步遲滯的原因主要在于射頻技術(shù)領(lǐng)域難以獲得低價(jià)毫米波測試和開發(fā)系統(tǒng)。這一點(diǎn)造成了極大的阻礙，這是因?yàn)樯漕l領(lǐng)域的傳播、天線物理學(xué)及相關(guān)輔助電子學(xué)/電路與6 GHz以下商業(yè)系統(tǒng)大為不同。幸運(yùn)的是，毫米波開發(fā)系統(tǒng)的狀況已因近期出現(xiàn)的產(chǎn)品開始得到改觀，這些產(chǎn)品的售價(jià)甚至可供大學(xué)實(shí)驗(yàn)室和小型初創(chuàng)企業(yè)開展相關(guān)研究。

       毫米波系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中的部分挑戰(zhàn)在于如何提升認(rèn)知熟悉度以及克服大氣衰減。與6 GHz以下通信頻率相比，毫米波極易受大氣衰減的影響。較之低頻情形，毫米波系統(tǒng)中為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)吞吐量或分辨率/準(zhǔn)確度而進(jìn)行的功率水平、天線設(shè)計(jì)、鏈路預(yù)算及通信/雷達(dá)波形測算的相關(guān)文獻(xiàn)極少，但也較為簡單。此外，毫米波天線的方向性遠(yuǎn)大于微波天線，從而通常需要對(duì)用于相互通信的天線進(jìn)行精確放置和定向。

大氣衰減度為溫度、壓力、濕度、天氣和頻率的函數(shù)

       因此，人們希望將相控天線陣列技術(shù)應(yīng)用于波束可控的毫米波天線中。之前，相控陣天線的應(yīng)用僅限于軍事和航天領(lǐng)域，其在商業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用探索最近才開始發(fā)足。在毫米波相控陣天線的開發(fā)和測試領(lǐng)域，多數(shù)情況下，在有能力獲得毫米波開發(fā)套件之前，研究人員不得不從零開始設(shè)計(jì)一套完整的通信或傳感平臺(tái)。一般情況下，這將涉及毫米波信號(hào)源、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、互連器件、通信調(diào)制或感測系統(tǒng)以及天線系統(tǒng)的開發(fā)。與此相比，使用毫米波開發(fā)套件時(shí)，研究人員僅需專注于相控陣天線的開發(fā)，而且在多系統(tǒng)比較以及不同系統(tǒng)的相互配合方面，甚至有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)供其使用。對(duì)于波形開發(fā)研究團(tuán)隊(duì)而言，同樣如此。當(dāng)使用毫米波開發(fā)套件時(shí)，其無需進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而可將全部精力投入波形的開發(fā)和測試。

       使用低價(jià)現(xiàn)成毫米波開發(fā)系統(tǒng)的一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)在于，其可為研究團(tuán)隊(duì)節(jié)省大量時(shí)間。此類毫米波開發(fā)系統(tǒng)提供一整套的相關(guān)文檔、API、甚至GUI，以實(shí)現(xiàn)即開即用，從而使得僅需極少的設(shè)置工作便可開始原型制作。相反，如無此類系統(tǒng)，即使使用高端測試測量設(shè)備時(shí)，也通常需要大量的設(shè)置工作，而且由于所有必需配件成本高昂，因此通常還需經(jīng)過專門培訓(xùn)的應(yīng)用工程師進(jìn)行協(xié)助設(shè)置。

       未來數(shù)年中，毫米波技術(shù)將從研究實(shí)驗(yàn)室階段進(jìn)入大學(xué)和實(shí)地試驗(yàn)階段，并最終進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段。許多研究團(tuán)隊(duì)已開始采用上述套件進(jìn)行相控陣天線技術(shù)、5G波形、甚至毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的開發(fā)。為這些技術(shù)鋪路的將是那些有助于實(shí)現(xiàn)和普及毫米波通信和傳感研發(fā)的低價(jià)毫米波開發(fā)套件。

60GHz頻段免許可頻譜的國際分配

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