16. 5G毫米波- 聊聊毫米波陣列天線

目前從新聞上所看到有關5G毫米波的天線, 不管是手機或是基站, 所用的天線都是陣列天線.像下面這張圖所展示的就是高通用在手機的陣列天線模組.

因為高頻傳輸的物理限制, 傳輸過程的各種衰減都較大, 克服的方法一個是用大輸出功率的功率放大器加上高增益的天線, 這個方法目前主要是用在點對點的傳輸, 例如兩棟大樓之間, 或是電信局透過無線傳輸將信號傳回局端的無線後傳(Back-haul). 缺點就是很耗電, 也很佔空間, 不容易做小, 像上面圖中的高通毫米波天線陣列模組一樣做得很小以整合進手機內. 另外, 大輸出功率的功率放大器, 需要使用三五族製程來設計, 像砷化鎵(GaAs), 甚至氮化鎵(GaN), 也不利於做小或是整合.

另一個選擇, 就是需要或是只能靠多個天線設計成陣列, 形成波束將能量集中, 形成類似像雷射光束的概念. 這也是使用毫米波頻段的優點之一, 因為每一個天線的大小跟波長成正比, 而毫米波頻率很高, 波長很短, 所以每一個天線單元都可以設計得很小!!

其中一個缺點就是像目前家用的紅外線遙控器, 是有方向性的, 也就是不是隨便不管哪一方向傳送都能通, 要指向要傳輸的點對準才能通訊. 另一個缺點就是很怕阻擋, 有東西擋住就斷訊了!!