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解决5G毫米波技术短板,它将成就千亿美元大市场

MEMS 2020-07-08 10:57 次阅读

通信产业商用发展的几十年间,毫米波似乎一直都是一片未经开垦的领域,虽然诸多通信巨头的实验室都对它持续地投入研究,但毫米波却没有真正走入我们的生活。随着5G时代的加速到来,行业应用和大众应用对带宽、延时和可靠性等网络环境要求上升到了新高度。因此,能为用户提供高频、低延时、大容量的毫米波技术优势得到广泛关注,逐步走入大众视野。GSMA与TMG发布联合报告称,预计到2034年,在中国使用毫米波频段所带来的经济受益将产生约1040亿美元的效应。

然而,毫米波通信技术本身存在一些短板,可能会成为制约该技术在5G时代一展身手的因素。对此,本次的GSMA Thrive线上大会上,通信行业巨头和产业专家纷纷围绕“如何释放5G毫米波通信技术的全部潜能”分享了精彩的观点,并就下一步产业的解决方案建言献策。

中国联通网络技术研究院副院长迟永生:

高低频段融合组网将成5G未来的发展趋势

今年4月,我国明确将5G纳入新基建范畴,5G作为万物智联时代重要的基础设施,网络的带宽、容量、速率和时延等指标正在寻求新的突破,产业界正在向更高频段进行挖掘,具有大带宽、高频、低时延的毫米波技术备受关注。

未来,低频段(Sub-6GHz)和高频段(毫米波)的融合组网,将是我国5G通信的发展趋势,将为各维度的用户带来更好的网络体验。一来,在高流量并发地区,毫米波能实现精准地实现网络覆盖和分流。二来,毫米波是运营商满足行业特殊化要求的重要手段,打造专网,尤其是与MEC(移动边缘计算)和AI结合,可叠加出丰富多样的增值业务,为覆盖区域提供定制化的智能解决方案。三来,毫米波通信提供了800MHz的带宽,可以作为无线回传链路,解决部署光纤部署成本高的问题。

与此同时,毫米波技术本身仍存在一定缺陷,由于我国毫米波产业链有待成熟,核心技术和核心器件成熟度较低,系统化和标准化工作有待推进,相较于已经深度部署的低频段,毫米波的技术优势不明显。对此,一方面要明确应用场景,通过混合组网来验证毫米波的优势;另一方面,建议最好由运营商统筹建设,实施有效监管。

阿联酋电信技术战略部高级总监Hani Mohammad Yassin:

要进行毫米波通信多场景可行性的评估

毫米波的应用将非常广泛,在北美国家固定天线的接入场景已经有很多。对于正在部署毫米波的国家来说,针对基础设施、生态系统和垂直行业的毫米波多场景可行性的评估非常重要,还要评估不同的商业案例,从而制定从短期到长期的应用发展策略。

当前有不少国家主要围绕26GHz的毫米波频段进行测试,但规模化部署仍存在一定的技术性挑战——包括覆盖率有限、网格部署成本较高、障碍物的阻断等。阿联酋在毫米波的部署中,重视毫米波在高移动性应用中的作用,依靠波束赋形来解决技术痛点,从而减少部署成本。

高通无线研发团队工程技术高级总监季庭方:

5G毫米波商用还需解决路径损耗

5G规模商用正在全球大范围展开,目前全球已经有60多家运营商部署5G商用网络,380多家运营商正在投资5G;2020年5G手机出货量预计将达到2亿部,2022年5G手机出货量预计达7.5亿部;2023年,全球5G连接数预计将超过10亿,比4G获得同样连接数的速度整整快2年,到2025年,5G连接数预计将达到28亿。

其中,5G毫米波为商用提供了极大的网络容量,毫米波通信环境中的下载速率能达到900Mbps,比Sub-6GHz快4倍;毫米波的低时延催生了一系列新服务——云计算、云游戏、VR/AR。

高通已经验证了毫米波用于移动通信的挑战和解决方案。毫米波的覆盖范围有限且成本昂贵,较大的路径损耗意味着覆盖范围仅限于数百英尺,需要大量的小型基站,窄波束宽度的模拟波束成形可克服路径损耗,可利用现有站址开展全面的系统仿真实验;身体、墙体、植被、雨滴的阻挡会严重影响信号的传播,因此,利用路径分集和反射,可以引领波束赋形和波束追踪技术发展;由于带宽更大,从本质而言毫米波能耗更高,这为外形尺寸较小的终端带来严峻的散热挑战,高通已经发布的调制解调器、射频和天线产品,可应对外形尺寸和散热的挑战。

诺基亚贝尔实验室院士Harri Holma:

工业场景和智慧城市将是5G毫米波的重要用武之地

全球范围内的毫米波通信技术还处在初始阶段,北美的应用比较成功;欧洲还处于应用早期阶段,芬兰目前才刚刚进行招标工作。毫米波在初始阶段的部署成本很高、遮挡效应很大,很难解决室内的移动应用问题。因此,从产品角度来看,我们需要考虑如何解决技术痛点,并与现有的网络设备进行衔接,让消费者不用更换设备就能实现高低频段的融合,进而完全地释放毫米波的能量。

对于毫米波在专用场景中的应用,我认为其将在工业场景中大有可为,高容量、低延时的网络特点有助于提升工业的智能化和自动化程度。目前芬兰很重视毫米波技术在未来工业级方向的应用,此外智慧城市也是未来毫米波的重要应用领域。

小米天线预研团队负责人、毫米波业务专家谢万波:

毫米波在手机等终端应用存在挑战

Sub-6GHz频段已经非常拥挤,而毫米波由于能够满足以下条件——优先保障移动通信的频谱资源、技术上可以实现、连续500MHz带宽可用、能与其他系统共存,被全球视为5G频谱拓展的重要规划。

事实上,每一代移动通信技术,都要和终端适配,从而促进了用户体验的改善和手机形态的变化。毫米波在手机等终端中的应用存在一定挑战,一方面,头、手遮挡会限制毫米波的位置,另一方面,局部散热和对人体的辐射进一步限制了毫米波的使用位置。目前5G毫米波模组在手机中主要采用AiP的方式存在,即通过射频前端+天线阵解决从电路到天线的传输问题,但整个模组的位置要满足天线的需要,增加了应用难度。因此,需要可定制的天线实现形式,来满足不同终端的个性化需求。

原文标题:解决5G毫米波技术短板,它将成就千亿美元大市场

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HMC8100 800 MHz - 4000 MHz中频接收器

和特点 高线性度:支持高达1024 QAM的调制频率 Rx IF范围:80 MHz - 200 MHz Rx RF范围:800 MHz - 4000 MHz Rx功率控制范围:80 dB SPI可编程带通滤波器 SPI控制接口 40引脚6 mm × 6 mm LFCSP封装 产品详情 HMC8100LP6JE是一款高度集成的IF接收器芯片,可将频率范围为800 MHz至4000 MHz的射频(RF)输入信号转换为低至140 MHz的输出端单端中频(IF)信号。IF发射器芯片采用紧凑型6 mm x 6 mm LFCSP封装,支持高达1024 QAM的复杂调制频率。HMC8100LP6JE器件包括两个VGA、三个功率检波器、一个可编程AGC模块和可选集成式带通滤波器,具有14 MHz、28 MHz、56 MHz和112 MHz带宽。HMC8100LP6JE还支持混频器之后接基带IQ接口以便芯片可采用ODU完全配置。HMC8100LP6JE支持6至42 GHz范围内的全部标准微波频段。应用 点对点通信 卫星通信 无线微波回程系统还请查看互补产品中频发射器800 MHz - 4000 MHzHMC8200 。方框图...
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HMC8100 800 MHz - 4000 MHz中频接收器

HMC8200 800 MHz - 4000 MHz中频发射器

和特点 高线性度: 支持高达1024 QAM的调制频率 Tx IF范围:200 MHz - 700 MHz Tx RF范围:800 MHz - 4,000 MHz Tx功率控制范围: 25 dB SPI控制接口 32引脚5 mm × 5 mm LFCSP封装 产品详情 HMC8200LP5ME是一款高度集成的中频(IF)发射器芯片,可将行业标准300 MHz至400 MHz IF输入信号转换为输出端的800 MHz至4000 MHz单端射频(RF)信号。 中频发射器芯片采用紧凑型5 mm × 5 mm LFCSP封装,支持高达1024 QAM的复杂调制频率。HMC8200LP5ME在大幅缩减尺寸和成本的同时可降低传统微波无线电的设计复杂性。HMC8200LP5ME具有−31 dBm至+4 dBm的IF输入功率范围,以1 dB步长提供35 dB数字增益控制,且模拟电压增益放大器(VGA)持续控制-20 dBm至+5 dBm的发射器输出功率。 该器件还具有三个集成式功率检波器。第一个检波器(LOG_IF)可用于监控中频输入功率。第二个检波器(SLPD_OUT)是一个平方律功率检波器,用于监控进入混频器中的功率。第三个功率检波器(LOG_RF)用于监控输出功率,可用于实现输出功率的精细调整。 应用 点对点通信 卫星通信 无线微波回程系统 另请查...
发表于 02-22 15:33 62次 阅读
HMC8200 800 MHz - 4000 MHz中频发射器

ADF4602 单芯片、多频段3G毫微微蜂窝收发器

和特点 单芯片多频段3G收发器兼容3GPP 25.104第9版WCDMA/HSPA标准 覆盖UMTS频段频段I至VI和VIII至X的本地区域BS级 直接变频发射机和接收机 WCDMA和GSM接收基带滤波器选项 易于使用,校准工作量极小自动Rx直流失调控制简便的增益、频率和模式编程 低电源电流接收电流:50 mA(典型值)发射电流:50 mA至100 mA(随输出功率变化) 6 mm × 6 mm、40引脚LFCSP封装 只需极少的外部器件集成多频段多模式监控无Tx SAW或Rx级间SAW滤波器集成电源管理集成频率合成器,包括PLL环路滤波器集成PA偏置控制DAC/GPO 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 ADF4602是一款3G收发器IC,具有无与伦比的集成度和特性集合,非常适合提供蜂窝固定移动融合(FMC)服务的高性能3G毫微微蜂窝。只需少数几个外部器件,便能实现完整的多频段收发器。单个器件支持UMTS频段1至6和8至10。接收机基于直接变频架构,这种架构是高度集成的宽带CDMA (WCDMA)接收机的理想选择,可通过完全集成所有级间滤波来减少物料用量。前端含有三个高性能单端低噪声放大器(LNA),使该器件能支持三频段应用。单端输入结构可简...
发表于 02-22 15:33 110次 阅读
ADF4602 单芯片、多频段3G毫微微蜂窝收发器

HMC7586 71 GHz至76 GHz,E频段I/Q下变频器

和特点 转换增益: 12.5 dB(典型值) 镜像抑制: 28 dBc(典型值) 噪声系数: 5 dB(典型值) 针对1 dB压缩(P1dB)的输入功率: -9 dBm(典型值) 输出三阶交调截点(IP3): -1 dBm(典型值) 输出二阶交调截点(IP2): 20 dBm(典型值) RFIN上6倍本振(LO)泄漏: -40 dBm(典型值) IFOUT上1倍LO泄漏: -50 dBm(典型值) 射频(RF)回波损耗: 5 dB(典型值) LO回损: 20 dB(典型值) 裸片尺寸: 3.599 mm × 2.199 mm × 0.05 mm产品详情 HMC7586是一款集成E频段的砷化镓(GaAs)单芯片微波集成电路(MMIC)同相和正交(I/Q)下变频器芯片,工作频率范围为71 GHz至76 GHz。 HMC7586在整个频段内提供12.5 dB小信号转换增益和28 dBc镜像抑制性能。 该器件采用低噪声放大器,后接由6倍倍频器驱动的图像抑制混频器。 该镜像抑制混频器使得低噪声放大器之后无需使用滤波器。 可针对直接变频应用提供差分I和Q混频器输出。 或者,可利用外部90°混合型器件和两个外部180°混合型器件将输出合并,以实现单边带应用。 所有数据包括IF端口上1 mil金线焊的效应。应用 E频段通信系统 高容量无线回程 测试与测量...
发表于 02-22 15:31 14次 阅读
HMC7586 71 GHz至76 GHz,E频段I/Q下变频器

HMC6301 毫米波接收器,57 GHz - 64 GHz

和特点 频段:57 - 64 GHz RF信号带宽:最高达1.8 GHz 噪声系数:8 dB(典型值) 接收器增益:0 - 70 dB 数字和模拟RF和IF增益控制 可编程基带增益和滤波器带宽 集成频率合成器 集成镜像抑制滤波器 部分外置的环路滤波器 支持外部LO 片内温度传感器 支持256-QAM调制 集成AM和FM检波器 通用模拟I/Q基带接口 三线式串行数字接口 符合RoHS标准的75引脚晶圆级球栅阵列封装 产品详情 HMC6301是一款完整的毫米波接收器集成电路,采用符合RoHS标准的6 mm × 4 mm晶圆级球栅阵列(WLBGA)封装,包括低噪声放大器(LNA)、镜像抑制滤波器、RF至IF下变频器、IF滤波器、I/Q下变频器和频率合成器。该接收器的工作频率范围为57 GHz至64 GHz,双边调制带宽高达1.8 GHz。集成式频率合成器在250 MHz、500 MHz或540 MHz步长下进行调谐,具有出色的相位噪声,支持高达64 QAM的调制。或者,可以注入外部LO,它支持用户可选LO特性或相位相干发射和接收操作以及高达256 QAM的调制。通过通用模拟基带I/Q接口提供对各种调制格式的支持。接收器器件还内置AM和FM检波器以便解调开关键控(OOK)、频移键控(FSK)或最小...
发表于 02-22 15:14 39次 阅读
HMC6301 毫米波接收器,57 GHz - 64 GHz

ADF5904 4通道、24 GHz接收机下变频器

和特点 用于单端接收机(Rx)输入和本振(LO)输入的集成巴伦 Rx通道增益: 22 dB 噪声系数(NF): 10 dB P1dB: −10 dBm LO输入范围: -8 dBm至+5 dBm Rx至IF隔离: 30 dB RF信号带宽: 250 MHz Rx输出阻抗: 900 Ω差分 LO输入缓冲器: 24 GHz RF和LO S11(50 Ω时): -5 dB 集成模拟输出的温度传感器:±5° 静电放电(ESD)性能 人体模型(HBM):2000 V 充电器件模型(CDM):500 V 通过汽车应用认证 产品详情 ADF5904是一款4通道、24 GHz接收机下变频器。 每个通道包含一个集成片内巴伦的单端RF输入,后接差分低噪声放大器(LNA),以及集成差分输出缓冲器的下变频混频器。 RF LO路径还有片内巴伦。 片内寄存器通过简单的三线式接口进行控制。 ADF5904采用紧凑型32引脚、5 mm × 5 mm LFCSP封装。 应用 汽车雷达 工业雷达 微波(μW)雷达传感器 方框图...
发表于 02-22 15:07 100次 阅读
ADF5904 4通道、24 GHz接收机下变频器

ADMV4420 具有集成小数 N 分频 PLL 和 VCO 的 K 波段下变频器

和特点 RF 前端集成了 RF 巴伦和 LNA双平衡有源混频器,带高动态范围 IF 放大器具有低相位噪声和多核 VCO 的小数 N 频率合成器采用集成 LDO 稳压器的 5 V 电源供电输出 P1dB:7 dBm输出 IP3:16 dBm转换增益:36 dB噪声指数:7 dBRF 输入频率范围:16.95 GHz 至 22.05 GHz内部 LO 频率范围:16.75 GHz 至 21.15 GHzIF 频率范围:900 MHz 至 2500 MHz单端 50 Ω 输入阻抗和 75 Ω IF 输出阻抗可通过 4 线 SPI 编程32 引脚, 5 mm × 5 mm LFCSP 产品详情 ADMV4420 是一款高度集成的双平衡有源混频器,集成了小数 N 分频频率合成器,非常适合下一代 K 波段卫星通信。RF 前端由集成的 RF 巴伦和低噪声放大器(LNA)组成,可实现最佳的 7 dB 单边带噪声指数,同时最大限度地减少外部元件。此外,高动态范围 IF 输出放大器提供 36 dB 的标称转换增益。集成的低相位噪声、小数 N 分频锁相环(PLL),带有多核压控振荡器(VCO)和内部 2 倍乘法器,可为双平衡混频器产生必要的片内 LO 信号,无需外部频率合成。多核 VCO 使用内部自动校准程序,使得 PLL 可选择必要设置,并锁定约 400 μs。...
发表于 02-22 15:07 37次 阅读
ADMV4420 具有集成小数 N 分频 PLL 和 VCO 的 K 波段下变频器

ADF5902 24 GHz、ISM 频段、多频道 FMCW 雷达变送器

和特点 24 GHz 至 24.25 GHz VCO(工业、科学和医疗(ISM)射频频段) 双通道 24 GHz 功率放大器,输出为 8 dBm 单端输出 具有静音功能的双通道多路复用输出 可编程输出功率 LO 输出缓冲区 射频频率范围:24 GHz 至 24.25 GHz 功率控制检波器 辅助 8 位 ADC 高速和低速 FMCW 斜坡生成 25 位固定模数可实现亚赫兹频率分辨率 PFD 频率高达 110 MHz 归一化相位本底噪声为 −222 dBc/Hz 可编程电荷泵电流 ±5°C 温度传感器 4 线 SPI ESD 性能 HBM:2000 V CDM:250 V 符合汽车应用要求 产品详情 ADF5902 是一款 24 GHz 变送器(Tx)单片微波集成电路(MMIC),具有片内 24 GHz 压控振荡器(VCO)。VCO 具有分数 N 频率合成器,并具有波形生成功能、可编程网格阵列(PGA)和用于雷达系统的双变送器通道。片内 24 GHz VCO 为两个变送器通道和本地振荡器(LO)输出生成 24 GHz 信号。每个变送器通道包含一个功率控制电路。还有一个片内温度传感器。所有片内寄存器的控制都是通过简单的四线串行外设接口(SPI)实现的。ADF5902 采用紧凑式 32 引脚 5 mm × 5 mm LFCSP 封装。应用...
发表于 02-22 15:06 55次 阅读
ADF5902 24 GHz、ISM 频段、多频道 FMCW 雷达变送器

ADF5901 24GHz VCO + PGA + 2通道PA输出

和特点 24 GHz至24.25 GHz压控振荡器(VCO) 具有8 dBm输出的2通道24 GHz功率放大器(PA) 单端输出 具有静音功能的2通道Muxed输出 可编程输出功率 N分频器TX输出(鉴频器) 24GHz LO输出缓冲器 250MHz信号带宽 电源控制检波器 辅助8位ADC ±5°C温度传感器 4线式串行外设接口(SPI) 静电放电(ESD)性能 人体模型(HBM):2000 V 充电器件模型(CDM):250 V 通过汽车应用认证 产品详情 ADF5901是一款24 GHz Tx单片微波集成电路(MMIC),片内集成24 GHz VCO和PGA,并有两个Tx通道,适用于雷达系统。片内24 GHz VCO产生用于2个Tx通道和LO输出的24 GHz信号。每个Tx通道包含一个功率控制电路。还有一个片内温度传感器。所有片内寄存器均通过简单的4线式接口进行控制。ADF5901采用紧凑型32引脚、5 mm × 5 mm LFCSP封装。应用 汽车雷达 工业雷达 微波雷达传感器 工业传感器 精密仪器 油箱液位传感器 智能传感器 开门 节能 商用传感器:对象检测和跟踪 汽车、船舶、飞机和UAV(无人机):防撞 智能运输系统:智能交通监控和控制 监控和安全 方框图...
发表于 02-22 15:05 202次 阅读
ADF5901 24GHz VCO + PGA + 2通道PA输出

HMC6300 60 GHz毫米波发射器,57 GHz - 64 GHz

和特点 频段:57 - 64 GHz RF信号带宽:最高达1.8 GHz 针对1 dB压缩的输出功率:15 dBm 增益:5 - 35 dB 数字和模拟RF和IF增益控制 集成频率合成器 集成镜像抑制滤波器 部分外置的环路滤波器 支持外部LO 片内温度传感器 支持256-QAM调制 集成MSK调制器 通用模拟I/Q基带接口 三线式串行数字接口 符合RoHS标准的65引脚晶圆级球栅阵列封装 产品详情 HMC6300BG46是一款完整的毫米波发射器集成电路,采用符合RoHS标准的6 mm x 4 mm晶圆级球栅阵列(WLBGA)封装,工作频率范围为57 GHz至64 GHz,调制带宽高达1.8 GHz。集成式频率合成器在250、500或540 MHz步长下进行调谐,具有出色的相位噪声,支持高达64-QAM的调制。或者,可以注入外部LO,它支持用户可选LO特性或相位相干发射和接收操作以及高达256-QAM的调制。通过通用模拟基带IQ接口提供对各种调制格式的支持。发射器芯片还支持专用FSK、MSK、OOK调制格式,从而实现更低成本和功耗的串行数据链路,而无需使用高速数据转换器。差分输出向100 Ω负载提供高达15 dBm的线性输出功率。同时支持单端操作,最高12 dBm。与HMC6301BG46一起,完整的60 G...
发表于 02-22 12:05 98次 阅读
HMC6300 60 GHz毫米波发射器,57 GHz - 64 GHz