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  • 5G毫米波峰值速率,到底怎么算?

    高速公路,可以通过多层交通、多条车道、车道方向、车辆容量、货物包装、驾驶司机等多个因素,提升通行能力。 我们把5G比作高速公路,那么,5G是如何提升自身通行能力的呢?5G毫米波,到底能有多快呢? 今天,我们就来算一算。 多层交通   现代的公路经常是高架、立交,一层接一层,极大地提升了通行容量和效率。 这种多层交通,在5G网络里,其实就是手机和基站用相同资源进行同时收发多路数据的能力,也称作MIMO(多入多出)。 由下图可见,不同频段下,手机的能力是不一样的。在中国5G的主流频段3.5GHz或者2.6GHz上,手机可支持4路接收,2路发射;毫米波频段次之,能支持2路接收,2路发射;像700M这样的低频,覆盖能力好,但手机只支持2路接收,1路发射。   车辆容量 提升公路上车辆的容量,在5G里,就是提升“调制阶数”。调制阶数越高,相当于车厢越大,同时运载的比特数也就越多。 5G采用QAM(正交振幅)调制,用信号不同的相位和振幅来表示不同的数据,下图是16QAM的图解,可以看出每个点根据振幅和相位的不同,可以代表不同的4个比特数据。 实际应用中,采用64QAM或者256QAM居多。在64QAM下,调制阶数为6,同时能发送6个比特的数据,共有64(2的6次方)种0和1的组合;同理,256QAM同时能发送8个比特的数据,共有256(2的8次方)种0和1的组合。 多车道(车道方向) 车道方向的分配,也能影响公路的运载效率。比如有的时候某个方向的车流密集,而另一个方向却空空如也,相当于道路只利用的一半,需要引入潮汐车道来优化。 由上图可以看出,潮汐车道在不同时间段的通行方向不同,以此来适配不同方向的车流变化。 类似的,5G主要采用TDD(时分双工)的方式,根据业务的需求,给上传和下载分配不同的时间长度,让资源利用率更优。 下面,我们以毫米波的三种典型帧结构来说明TDD对上下行资源的灵活分配。 在下图的帧结构中,0.625毫秒为一个周期,里面包含了多个下行时隙(D)和上行时隙(U),还有一个特殊时隙(S)用作上下行转换。 一般来说,大家上网时,不论是刷微博还是看电影,都是以下载为主,上传内容的时候很少。这就对应了帧结构选项1,也就是最常规帧结构:下行时间占比77%,上行占比约23%。 但是,对于高清视频监控这种视频上传为主的应用,帧结构选项1就明显不合适了,因此就需要用到选项2:下行时间占比35%,上行占比约65%。 同理,对于像远程视频会议这种既有下载,又有上传,两者的带宽需求差不多的应用,就需要给上下行时间的分配均衡一些,这就要用到帧格式选项3:下行时间占比56%,上行占比约44%。 公路一般都有多条车道,不同的车辆可在不同的车道上并行不悖。5G 不例外,把自己的频率带宽划分成了多个小单元:子载波。 由频域上的一个子载波和时域上的一个符号组成的最小单位,被称作资源单元。资源单元的频率间隔跟时隙长度的乘积是一个定值,因此子载波间隔越小,时隙长度越大;子载波间隔越大,时隙长度越小。 5G低频一般采用15KHz子载波间隔,每个时隙长度为1毫秒;中频一般使用30KHz子载波间隔,每个时隙长度为0.5毫秒;毫米波采用120KHz子载波间隔,每个时隙长度仅为0.125毫秒。因此,毫米波可以支持更低的空口时延。 子载波这个单位太小,5G就把12个子载波打包在一起,称作一个资源块(Resource Block,简称RB)。 由下表可以看出,5G中频最大系统带宽为100M,含273个资源块;毫米波则最大系统带宽为400M,含264个资源块。 虽然毫米波的资源块稍小于中频,但它的时隙长度却要短得多,仅为中频的四分之一,因此同样时间内传输数据的效率也要高得多,上传下载速率还是有很大的提升。 货物包装 在公路运输中,需要给货物加上包装,保护泡沫等来防止货物磕碰损坏,因此即使把车厢全部装满,总有一部分是“无用”的。 5G也不例外,信道编码需要为数据加上一些冗余,用于检错纠错。当前5G协议支持的最高编码率为0.92578,也就是说传输的数据里面,最多有92.578%是有用的。 驾驶司机 开车总得有司机,而司机占据的空间也是不能用来拉货的,这部分成本是必须要付出的。 对5G来说,也有一些资源单元用作控制信道,不能用来发送数据,这些系统控制用掉的资源就叫做“开销”。 5G低频和中频的下行理论开销为14%,上行为8%;毫米波的下行开销为18%,上行为10%。 毫米波计算(示例) 有了上面的这些信息,我们就可以计算手机能达到的5G峰值速率了。 我们假设采用400M带宽的毫米波,采用帧结构选项1主攻下行,可以算得:下载速率2.98Gbps,上传速率0.75Gbps! 亲爱的各位读者,你们看懂了吗 ? — END —  免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2021-04-02 关键词: 5G 毫米波

  • 是德科技助力联发科技验证其首个5G毫米波调制解调器

    2021年3月26日,中国北京——是德科技公司日前宣布,联发科技已使用是德科技的集成5G测试解决方案来验证该公司的新型M80 5G调制解调器,该调制解调器将毫米波和sub-6GHz的5G技术集成到单个芯片中,以支持超快数据速率。是德科技是一家领先的技术公司,致力于帮助企业、服务提供商和政府客户加速创新,创造一个安全互联的世界。 城市环境中的许多5G NR部署都将利用更高频率的更大带宽来有效满足宽带接入和高连接密度要求。联发科技使用是德科技的5G网络仿真解决方案来验证信令、非信令和射频(RF)性能,并验证其是否符合3GPP标准以及全球运营商指定的不同要求。 是德科技全球销售高级副总裁Mark Wallace表示:“我们很高兴帮助联发科技加快FR2的全球5G NR部署。是德科技的集成式5G毫米波测试产品组合可验证整个设计流程中的信令和非信令性能,从而加快采用联发科技新5G调制解调器的5G终端设备推向市场。” 联发科技采用的是德科技的5G测试解决方案,包括使用EDA软件来模拟仿真电路设计,以及紧缩场暗室用于在FR2频段上进行OTA测试。是德科技的5G网络仿真解决方案依托UXM 5G无线测试平台完成诸多测试,该平台被业界主要芯片组和设备制造商广泛采用进行早期5G协议研发测试,功能、性能和一致性验证到运营商入库测试。 联发科技无线通信系统发展本部总经理潘志新说:“与是德科技的合作使联发科技能够开发出赋能多种产品的尖端技术,联发科技的M80调制解调器支持3GPP Rel-16,NR-DC和省电增强功能,从而提供高数据吞吐量和低功耗。” 是德科技的5G测试解决方案使用通用的硬件和软件平台从而消除个体差异性,并在产品开发生命周期内为客户提供设计经验。这种整体测试方法使联发科技可在研发过程中缩短5G调制解调器的性能验证周期。

    时间:2021-03-29 关键词: 是德科技 5G 毫米波

  • 高通潜心研发5G毫米波,期待冰雪运动和你来一场高科技邂逅

    高通潜心研发5G毫米波,期待冰雪运动和你来一场高科技邂逅

    5G是这几年持续走高的一个话题,它是现阶段移动通信领域的最高级,是颠覆人们想象力的又一次“工业革命”。此前,一直引领着全球5G潮流的高通公司,发布了其最新一代的5G基带及射频系统骁龙X65 ,在全球首次实现10Gbps 5G连接速率,开启了万兆级5G时代。 高通5G基带之所以能够带来万兆级的传输速率,其实就是得益于毫米波技术的应用。早在20世纪90年代初期,高通就有与5G相关的毫米波、MIMO、先进射频等基础技术的研究,并在2014年率先投入5G技术的研究。正是在5G领域深耕30年的经验和技术累积,让高通认识到,要想释放5G的全部潜能,毫米波频段是非常重要且珍贵的资源。 所以,高通在2016年推出第一代5G基带骁龙X50时,就配备了高通QTM052天线模组以支持毫米波技术。并且在两年后将骁龙X50 5G基带与骁龙855旗舰芯片搭配,和中国的合作伙伴一起,率先在全球范围内推动5G智能终端的普及。 众所周知,自5G网络正式商用以来,关于5G机型在网络制式、技术代次,以及频段支持上的各种争论就一直没有停息。此前许多芯片企业都喜欢声称他们的5G方案支持更为先进的某种技术,但是仅仅不支持5G毫米波这一致命缺陷,就让其终端产品在全世界很多国家寸步难行。 现阶段,5G毫米波已经在全球范围内实现商用,最新数据显示,美国、日本、欧洲和东南亚等国家和地区已经部署了5G毫米波网络和服务,全球130家运营商正在投资于5G毫米波技术。所以,基于支持毫米波技术的高通骁龙5G芯片打造的中国智能手机产品,在海外市场相当于具备了一个5G信号覆盖的通行证和保护伞,这非常有利于中国手机厂商在海外市场的拓展。目前,在全球手机市场中,中国手机品牌已占据了近七、八成比例,大半壁的江山都牢牢掌控在中国手机厂商的手里。 日前,因疫情原因而停摆的世界移动大会(MWC)在上海重启,高通携手中国联通和GSMA,联合39家业界厂商,在MWC上海共同呈现和展示5G毫米波应用的创新成果,这是中国5G毫米波发展的又一重要里程碑。事实上,我国对5G毫米波的重视一直以来都未曾改变,一直在积极推动毫米波技术的研发、测试等工作,并计划在2022年的北京冬奥会场馆部署毫米波网络。 现阶段,高通5G毫米波可以达到10Gbps,是全球最快的5G商用速率。除了快,5G毫米波还有低延时和高稳定性等特性,在面向体育场馆、会议中心、地铁等人流量比较密集,需要大容量和大带宽网络的场所,毫米波拥有十分突出的优势,支持具有沉浸感的多视角直播观看体验。 高通与我国毫米波合作伙伴都非常期待2022年,在北京冬奥会中5G毫米波和冰雪运动零距离邂逅,为观众带来一场全方位、沉浸式、酣畅淋漓的体育竞技盛宴。

    时间:2021-03-15 关键词: 高通 5G 毫米波

  • 是德科技携手艾微视图像科技共建毫米波雷达联合实验室

    是德科技携手艾微视图像科技共建毫米波雷达联合实验室

    2021年3月12日,中国北京——是德科技公司日前宣布,是德科技与艾微视共建联合毫米波雷达实验室并举行挂牌签约仪式,二者将共同努力,助力推进自动驾驶发展进程。是德科技是一家领先的技术公司,致力于帮助企业、服务提供商和政府客户加速创新,创造一个安全互联的世界。 毫米波雷达作为未来无人驾驶实现的重要条件之一,开发毫米波汽车雷达需要最大限度降低传播损耗、相位噪声、IQ 和频率响应误差 以及噪声对评测模块(EVM)的影响。因此测试毫米波,特别是76-81 GHz频段,需要一个快速、准确和可靠的测试解决方案。 是德科技的目标雷达模拟器可覆盖76 GHz -81 GHz频段,可提供准确可重复的毫米波雷达仿真功能,同时支持仿真距离自定义化,精确及优越的性能指标。 艾微视图像科技(苏州)有限公司,致力于图像传感应用开发毫米波雷达,摄像头等部件的高性能自动化线体及测试系统,提供相关研发及测试。本次与是德科技合作,将为业界提供毫米波雷达从研发性能验证到生产测试的平台,帮助产品快速推向市场,加快汽车产业技术创新速度。 是德科技中国华东大区销售总经理潘其涛(左)与艾微视图像科技总经理何洪鑫(右)共同签署合作备忘录 是德科技中国华东大区销售总经理潘其涛表示:“是德科技与艾微视图像科技有限公司此次共建毫米波雷达联合实验室,是合作共赢的一项举措,二者将共同致力于帮助汽车行业创新产品快速推向市场,为无人驾驶技术的实现提供助力。” 艾微视图像科技何洪鑫总经理表示:“是德科技与艾微视图像科技联合成立的实验室,提升了毫米波雷达技术实力,也促进了自动驾驶市场的发展。是德科技提供的全球领先的测试解决方案,结合艾微视整体自动化组装技术和集成能力,属于强强联合,是携手共进,合作共赢的局面,对车载毫米波雷达行业的发展起到推动和支撑的作用。”

    时间:2021-03-12 关键词: 毫米波雷达 是德科技 毫米波

  • 中国毫米波芯片再创辉煌,美院士:中国科学家不睡觉吗

    中国毫米波芯片再创辉煌,美院士:中国科学家不睡觉吗

    2020年5月,美方为了遏制华为的发展,利用其在半导体领域的技术优势,强行修改规则,颁发“芯片禁令”,切断华为芯片来源,让华为瞬间陷入无芯可用的尴尬处境,很多业务的发展被迫停止。危机,危中有机!美方在半导体领域的所作所为,虽然给国内高新企业的发展造成了一定的影响,但也在某种程度上促进了我国半导体行业的快速崛起。 为了弥补国内半导体行业的短板,2020年8月,国务院正式下达铁令,要求在2025年底实现70%的芯片自给率,并且为了实现这一目标,国家不但出台了大量的政策予以倾斜,并且还做了很多大事。 我国作为芯片大国,在现代科技的推动下,芯片进口量依旧稳居前列,高达3800亿美元,虽说我国进口了大量的芯片,但受到国际上某些国家新规的影响,对我国的芯片进步还是造成了一定的损失。在此基础上,我国也逐渐认识到了国产芯片的重要性,扶持芯片行业的政策不断出台,使得芯片投资的热度也居高不下。 国内扶持芯片行业的政策不断出台,芯片行业的投资热度也持续提升,芯片行业在中国已然走向舞台中央。刚刚,市场再传好消息,中国国产高性能毫米波芯片发布,并刷新全球纪录。 缺芯少魂”是我国互联网领域最大的“命门”。毫米波芯片是高容量5G移动通信核心,长期被国外垄断,是我国短板中的短板。毫米波是指波长在毫米数目级的电磁波,其频率大约在30GHz-300GHz之间。 根据通讯原理,无线通讯的最大信号带宽大约是载波频率的5%左右,因此载波频率越高,可实现的信号带宽也越大。在毫米波频段中,28GHz频段和60GHz频段是最有但愿使用在5G的两个频段。28GHz频段的可用频谱带宽可达1GHz,而60GHz频段每个信道的可用信号带宽则到了2GHz(整个9GHz的可用频谱分成了四个信道)。 比拟而言,4G-LTE频段最高频率的载波在2GHz上下,而可用频谱带宽只有100MHz。因此,假如使用毫米波频段,频谱带宽轻轻松松就翻了10倍。 将以上专业知识简朴来说,毫米波通讯频谱资源丰硕,5G时代选择使用毫米波频段,速度就比如单车道进级为十车道,传输速率得到巨大晋升。 在第六十八届国际固态电路会议上,中国电科38所发布了一款高性能77兆赫兹毫米波芯片及模组,在国际上首次实现两颗3发4收毫米波芯片及10路毫米波天线单封装集成,探测距离达38.5米,刷新了当前全球毫米波封装天线最远探测距离的纪录。 据介绍,这款芯片在24mm×24mm空间里实现了多路毫米波雷达收发前端的功能,创造性地提出一种动态可调快速宽带chirp信号产生方法,并在封装内采用多馈入天线技术,大幅提升了封装天线的有效辐射距离。同时,该芯片面向智能驾驶领域对核心毫米波传感器需求,采用低成本CMOS工艺,单片集成3个发射通道、4个接收通道,主要性能指标达到国际先进水平。 下一步,中国电科38所将进一步优化毫米波雷达芯片,根据具体应用场景提供一站式解决方案。 中国发布高性能毫米波芯片,创下全球新纪录 如今智能驾驶行业也是大势,未来的发展前景也是十分可观的,如果我国的最新芯能够满足智能驾驶领域催核心毫米波传感器的要求,对于我国的芯片技术而言,是个十足的突破。在毫米波雷达芯片成功发布后,我国相关研究部门将对该芯片实行进一步的优化,最终运用到实际中。 国际固态电路会议由发明晶体管的贝尔实验室等机构在1953年发起,被誉为集成电路行业的“奥林匹克盛会”,对于集成电路行业的技术普及和应用起到巨大推广作用。中国高性能毫米波芯片在这个场合发布,这意味着该芯片技术达到行业应用先进水平。 据报道,在毫米波雷达芯片成功发布后,接下来中国电科38所将对芯片进一步优化,实现具体场景的应用。 芯片国产化加速!遭新规反噬,美企要求“自救” 不得不说,随着国产芯片替代浪潮加速兴起,我国在芯片领域还将取得更多突破。去年8月,我国专门出台扶持芯片行业的政策,涵盖全产业链条,先进技术企业可获长达10年的免税,扶持力度世所罕见。 我们都知道,天线作为无线系统中的重要部件,有集成和分离两种形式。分离天线早已经被我们熟知,集成天线主要包括片上天线(AoC)和封装天线(AiP)两种类型。片上天线技术主要是利用半导体材料与工艺,将天线与其他的电路在同一个芯片上集成。因为有对性能和成本方面的考虑,片上天线技术在太赫兹频段上更为适用。封装天线技术主要是利用封装材料与工艺,将天线在携带芯片的封装内集成。 今年2月11日,包括英特尔、AMD、高通和美光等在内的一批美国芯片制造企业,又致信给美国政府,要求后者提供资金、资助半导体产业的发展。中国在毫米波芯片突破的速度以及成就,引起了世界半导体行业的震动,不少国外科学家纷纷表示不可思议。美国一位名为戴维斯的院士于20日在社交平台上调侃道:中国科学家不睡觉吗?能在短时间内连续取得突破,用不了多长时间,中国科学家将会引领世界半导体行业的发展。

    时间:2021-02-23 关键词: 芯片 毫米波

  • 罗德与施瓦茨在爱尔兰凯里郡机场安装首套快速人员安全扫描仪

    罗德与施瓦茨在爱尔兰凯里郡机场安装首套快速人员安全扫描仪

    在技术革新方面实施的标杆性投资,为爱尔兰带来了毫米波人员安全扫描仪。 罗德与施瓦茨公司在爱尔兰法伦福尔的凯里郡机场安装了爱尔兰首套QPS快速人员安全扫描仪,以最先进的技术确保高通过率,并保障机场旅客及员工的安全。凯里郡机场选择的是最新一代的R&S QPS201快速人员安全扫描仪,该型号于2020年初推出,是爱尔兰安装的首套罗德与施瓦茨公司QPS快速人员安全扫描仪。 罗德与施瓦茨公司的 R&S QPS201 快速人员安全扫描仪采用第二代增强型算法,进一步提高威胁检测灵敏度,减少了误报率,同时又缩短了检测数据处理时间。除了加强安全性外,这些性能提升还有助于减少报警后的手动检查比率,从而避免身体接触,确保社交距离。 此外,新式的X射线检查系统需提前拿出行李中笔记本电脑等物品,影响检测效率。 R&S QPS201 快速人员安全扫描仪的扫描时间更高效,它具有更短的扫描用时并可以平衡该流程对于效率的影响,帮助安检人员保持安检站的通过率,避免过度排队。 “罗德与施瓦茨公司生产的QPS快速人员安全扫描仪在全球航空旅行业享有很高的声誉,这一新科技手段将安检效果推向了新的高度,”罗德与施瓦茨的Gary Walker说道:“我相信,凯里郡机场及其旅客将体验到更好的服务、更高效的安检以及更佳的安全保障,爱尔兰其他区域也会很快效仿。” 凯里郡机场首席安全官Tom O’Driscoll评论道:“现在是对凯里机场未来进行此项投资的合适时机,以满足我们行业对安全保障的更高期望。机场最近安装了R&S QPS201快速人员安全扫描仪,也为随身行李安装了爆炸物检测系统 (EDS CB),我们十分自豪爱尔兰现在也采用了这项先进的技术方案,它将为服务质量和旅客体验设定新标准。” R&S QPS201 在凯里郡机场的装备,对日常活动的干扰极小。该系统采用易于使用的设计和直观的图形显示,让操作人员通过简单培训即可快速达到完全熟练操作的程度。 借助于罗德与施瓦茨公司在毫米波技术的专业知识,并利用机器学习的软件算法,R&S QPS201可以检测各种类型的潜在危险物,包括金属、陶瓷、塑料以及液体。对人身体健康无害的低功耗毫米波既可保护乘客个人隐私,同时还能捕获高分辨率的数据信息,从而增强对危险的检测能力。该系统采用简单的双手向下式扫描姿势,让乘客在保持心理舒适的同时,又能确保安全检查的扫描效果。

    时间:2021-02-05 关键词: 罗德与施瓦茨 安全扫描仪 毫米波

  • 高精度毫米波人体传感器在智能家居中的运用

    高精度毫米波人体传感器在智能家居中的运用

    传统人体传感器有红外类和多普勒雷达两种,这两种产品的特点就是感应人体的运动状态比较灵敏,产品成熟、成本也低,比较适合用作走廊、过道等环境下的人体感应;至于人体静止或者打字状态,即使用目前价格比较贵的高精度主动红外也显得很吃力,检测精度仍然不够。这个时候高精度的人体传感器-PCR毫米波雷达传感器就显得更有优势了。 微波、红外是人体感应领域常见的两种人体传感器技术。PCR毫米波雷达传感器是工作在60Ghz ISM免费频段的毫米波雷达中的一种,采用脉冲相干雷达技术,可以看成是微波雷达的一次大升级,精度更高、体积更小、功耗更低、抗干扰能力更强。这次升级给人体传感器带来5大效果:1.检测静止不动的人、睡眠状态下的呼吸和心跳监测;2.准确定义检测范围,大大降低误报;3.体积和功耗上的降低,使得运用场景更加丰富;4.抗干扰,wifi、电磁干扰、穿墙误报等不复存在;5.产品更加美观大方了。 回到我们客户使用场景中,卫生间、办公室只要有人,不管静止还是运动,都可以用一个PCR毫米波雷达传感器实现人体存在检测了;智能门禁类厂商也不动担心环境干扰(毫米波是抗干扰能力最强的技术,这个在汽车毫米波雷达中可得到马斯克的认可);而我们的手势感应开关类客户,想把感应距离设置为15厘米还是14厘米感应触发,这个就看设计师个人喜好了。 人体传感器发展到现在已经足够成熟,但是随着智能家居场景更加多样化,消费者对高精度的人体传感器也提出更多样化的需求。我们在设计智能家居产品的时候,可以搭配着不同的人体感应技术以满足我们场景,毕竟没有最好的产品,只有最优的解决方案。

    时间:2020-12-11 关键词: 传感器 智能家居 毫米波

  • 是德科技发布新款高性能 5G 基站测试解决方案,加速推进毫米波小型基站的设计验证

    2020年10月23日,中国北京——是德科技公司宣布推出新款高性能 5G 基站测试解决方案。该解决方案以是德科技的 S9130A 5G 高性能多频段矢量收发信机(VXT)为基础精心设计而成,能够帮助网络设备制造商(NEM)和小型基站厂商依据最新的 3GPP 规范,加速对毫米波产品进行验证。是德科技是一家领先的技术公司,致力于帮助企业、服务提供商和政府客户加速创新,创造一个安全互联的世界。 为了给大范围的市区及体育场馆和机场等室内环境提供增强移动宽带(eMBB)连接,移动运营商纷纷加紧在FR2中部署 5G NR。想要快速部署含有宏基站、小型基站设施、无线单元(RU)和分布式天线系统(DAS)的混合网络,整个工作流程的测试都必须加以优化和精简。是德科技最初于 2018 年推出 5G 基站测试解决方案套件并进行过升级扩展,可以满足市场上对经济高效测试和验证 5G 毫米波不断增长的需求。 是德科技副总裁兼网络接入事业部总经理 Giampaolo Tardioli 表示:“是德科技全新的 5G 基站测试解决方案不仅支持 NEM 在制造流程中对 5G 高性能宏基站进行验证,还能帮助 5G 小型基站厂商在研发和设计流程中快速验证毫米波产品。这款紧凑型解决方案将新的 5G 高性能多频段 VXT 与是德科技的内部通用接口单元(CIU)以及毫米波远程射频探头前端(RRH)整合在一起,可以提供高性能的空中接口(OTA)测试。” 是德科技的高性能 5G 基站测试解决方案与新型 PXIe 架构矢量收发信机(VXT)强强组合,可以执行先进的邻道泄漏比(ACLR)和误差矢量幅度(EVM)测量。新一代 VXT 和 RRH 均都有着出色的性能,使测量面能够更接近被测器件(DUT)。这意味着被测器件可在很宽的动态功率范围内接收大功率电平,从而得出极其精确、可靠的测量结果。 是德科技 S9100 解决方案套件能够通过多个通道对多个基站实施并行测试,并且与是德科技支持云技术的 PathWave 软件解决方案套件结合使用,能够显著简化和加速测试流程,从而帮助厂商加快从设计验证到批量测试的过渡。支持的 Pathwave 解决方案包括: · X 系列测量应用软件,用于 EVM、ACLR 等基础测量。 · 5G NR 信号创建和回放,用于表征元器件和发射机的功率和调制性能。 · 89600 矢量信号分析,用于高级解调和矢量信号分析。

    时间:2020-10-23 关键词: 是德科技 5G 毫米波

  • 美版iPhone 12独占毫米波,为什么我们不用?

    美版iPhone 12独占毫米波,为什么我们不用?

    众所周知,在我国的 5G 发展路径上,目前首要采用是 Sub-6 GHz 方案,我们前面提到,由于两种频段的不同特性,Sub-6 GHz 的速度并不如毫米波,但也不能就此否定 Sub-6 GHz 的能力,该频段最大的优势是信号穿透力强,覆盖范围广,成本也更低,比如目前国内 5G 套餐的资费在全球已经非常实惠,同时运营商还在大力推出不同速率的 5G 套餐,尽管它的速度不如毫米波,但比之前的 4G 要快上太多了。 上周,姗姗来迟的 iPhone 12 系列终于发布,尽管相比往年晚了一个月,但热度却依旧不减当年,你可以观察到一个很有意思的现象,新款 iPhone 一旦发布,你很少会见到‘下次一定’的吐槽,相反很多人会用真金白银证来明它的火爆——周末开售后,很快便传出了 iPhone 12 售罄的消息。作为此次升级的重点,5G 网络的支持自然是消费者最在意的点,也是火热售罄背后的主要因素,不过在 iPhone 12 新升级 5G 的背后,可能还有很多你不知道的事情。 为什么美版iPhone 12 多了块‘小补丁’? 细心的朋友可能发现了,这次美版 iPhone 12 上有个不同于其他版本的特殊细节,只从外观上就能观察到细微不同,美版 iPhone 12 机身右侧下方多了块‘小补丁’,在之前的爆料中,这块小补丁被误认为是 Touch ID 指纹识别模块,而在发布会后,还有不少人讨论说是 Apple Pencil 的磁吸充电口…… 但实际上这只是一个普通的天线开槽而已,那么问题来了,为什么只有美版才有? 事实上这与美国的 5G 网络支持息息相关,需要了解的是,全球的 5G 网络频段主要分为 Sub-6 GHz 和毫米波两大类型。Sub-6 GHz 是波长为厘米级的电磁波,可以理解为‘厘米波’,顾名思义占据了 6GHz 以下的网络频段,而毫米波是波长为毫米级的电磁波,通常所指频段为 30 - 300 GHz,往往也包含 24 GHz 以上频段。单从速度上来说,毫米波具有绝对优势,在上周的苹果发布会上也讲到,美版 iPhone 12 在毫米波网络环境下,理论下载速率可达 4Gbps (512MB/s),也就是说理想环境下,我一个月 30 GB 的流量,一分钟就能全部用光…… 而目前美国正是主推 5G 毫米波的国家,因为毫米波 5G 的数据吞吐量极高,自然对信号条件有着更高要求,这也使得 5G 毫米波的天线设计比较困难,但同时手机留给天线的布局空间又越来越小。所以也就不难理解美版 iPhone 12 上为什么会多出一块信号开槽了,毕竟只有这样才能保证毫米波信号的稳定,这也是不得已的做法。 毫米波这么厉害,为什么我们不用 由此也不难发现,我国选用 Sub-6 GHz 作为现阶段的首选方案,也是想要先解决 5G 网络覆盖的问题,继而尽快把 5G 投入到实际应用中来,让大多数消费者都能用上 5G 网络。要想富、先修路也是这个道理。 反观毫米波,虽然传输速度极快,但颇有种‘外强中干’的味道,它不仅对手机自身信号要求极高,对周边环境的要求也非常苛刻,而且由于信号覆盖范围小,需要高密度铺设基站,使用成本上会高很多。全球移动通信系统协会(GSMA)发表的《5G 毫米波技术白皮书》中,专门强调了目前毫米波技术所面临的挑战,其中首要就是信号覆盖率的问题,中国联通对此进行了实测,根据实测结果,我们可以看到 5G 毫米波的穿透损耗远高于 Sub-6 GHz,同时恶劣天气如雨、 雪、雾等对毫米波的传播也有不利影响。

    时间:2020-10-20 关键词: 5G 毫米波

  • 真5G来了?美版iPhone 12独占的毫米波与5G息息相关

    真5G来了?美版iPhone 12独占的毫米波与5G息息相关

    据消息,上周,姗姗来迟的 iPhone 12 系列终于发布,尽管相比往年晚了一个月,但热度却依旧不减当年,你可以观察到一个很有意思的现象,新款 iPhone 一旦发布,你很少会见到「下次一定」的吐槽,相反很多人会用真金白银证来明它的火爆——周末开售后,很快便传出了 iPhone 12 售罄的消息。 作为此次升级的重点,5G 网络的支持自然是消费者最在意的点,也是火热售罄背后的主要因素,不过在 iPhone 12 新升级 5G 的背后,可能还有很多你不知道的事情。 为什么美版 iPhone 12 多了块「小补丁」? 细心的朋友可能发现了,这次美版 iPhone 12 上有个不同于其他版本的特殊细节,只从外观上就能观察到细微不同,美版 iPhone 12 机身右侧下方多了块「小补丁」。 在之前的爆料中,这块小补丁被误认为是 Touch ID 指纹识别模块,而在发布会后,还有不少人讨论说是 Apple Pencil 的磁吸充电口…… 但实际上这只是一个普通的天线开槽而已,那么问题来了,为什么只有美版才有? 事实上这与美国的 5G 网络支持息息相关,需要了解的是,全球的 5G 网络频段主要分为 Sub-6 GHz 和毫米波两大类型。 Sub-6 GHz 是波长为厘米级的电磁波,可以理解为「厘米波」,顾名思义占据了 6GHz 以下的网络频段,而毫米波是波长为毫米级的电磁波,通常所指频段为 30 - 300 GHz,往往也包含 24 GHz 以上频段。 单从速度上来说,毫米波具有绝对优势,在上周的苹果发布会上也讲到,美版 iPhone 12 在毫米波网络环境下,理论下载速率可达 4Gbps (512MB/s),也就是说理想环境下,我一个月 30 GB 的流量,一分钟就能全部用光…… 目前美国正是主推 5G 毫米波的国家,因为毫米波 5G 的数据吞吐量极高,自然对信号条件有着更高要求,这也使得 5G 毫米波的天线设计比较困难,但同时手机留给天线的布局空间又越来越小。 所以也就不难理解美版 iPhone 12 上为什么会多出一块信号开槽了,毕竟只有这样才能保证毫米波信号的稳定,这也是不得已的做法。 毫米波这么厉害,为什么我们不用? 在我国的 5G 发展路径上,目前首要采用是 Sub-6 GHz 方案。我们前面提到,由于两种频段的不同特性,Sub-6 GHz 的速度并不如毫米波,但也不能就此否定 Sub-6 GHz 的能力,该频段最大的优势是信号穿透力强,覆盖范围广,成本也更低,比如目前国内 5G 套餐的资费在全球已经非常实惠,同时运营商还在大力推出不同速率的 5G 套餐,尽管它的速度不如毫米波,但比之前的 4G 要快上太多了。 由此也不难发现,我国选用 Sub-6 GHz 作为现阶段的首选方案,也是想要先解决 5G 网络覆盖的问题,继而尽快把 5G 投入到实际应用中来,让大多数消费者都能用上 5G 网络。要想富、先修路也是这个道理。 反观毫米波,虽然传输速度极快,但颇有种「外强中干」的味道,它不仅对手机自身信号要求极高,对周边环境的要求也非常苛刻,而且由于信号覆盖范围小,需要高密度铺设基站,使用成本上会高很多。 全球移动通信系统协会(GSMA)发表的《5G 毫米波技术白皮书》中,专门强调了目前毫米波技术所面临的挑战,其中首要就是信号覆盖率的问题,中国联通对此进行了实测,根据实测结果,我们可以看到 5G 毫米波的穿透损耗远高于 Sub-6 GHz,同时恶劣天气如雨、 雪、雾等对毫米波的传播也有不利影响。 我国的毫米波已经准备就绪 其实对于 5G 网络的建设来说,无论是 Sub-6GHz 还是毫米波,并没有真假优劣之分,只是先后发展顺序不同。 我国在现阶段选择押宝 Sub-6 GHz,是看中它比毫米波更强的覆盖能力和更低的成本,因为在目前 5G 网络还没有全面覆盖、杀手级 5G 应用还充满未知数的前提下,毫米波技术现阶段的意义并不大。但站在长远的角度看,毫米波在未来绝对是热点区域主力的解决方案。 在《5G 毫米波技术白皮书》也提到,相比 Sub-6 GHz 这类中低频不同,5G 毫米波更容易实现密集的小区部署。 这使得 5G 毫米波很适合应用在大型场所如会议室、音乐会、体育馆、地铁站等人口密集区域。所以说 5G 毫米波和中低频的 Sub-6 GHz 具有各自不同的性能优势,它们之间的互相配合、互相补充,是实现 5G 完整体验的关键。 当前国内 5G 毫米波产业发展生态已经比较完整,具备部署和商业化的条件,我们或许会在 2022 年的冬奥会场景中用到 5G 毫米波网络。 此外,值得注意的是,目前主流的移动通信设备提供商都已经推出了支持 5G 毫米波的基站设备,芯片厂商和终端设备厂商也已经发布了一些 5G 毫米波产品。例如近期一加手机就完成了高速率 5G 毫米波技术性能的试验。

    时间:2020-10-20 关键词: 苹果 5G 毫米波

  • 瑞地测控牵头推进车载毫米波雷达测试标准化,NI赋能首个方法落地

    瑞地测控牵头推进车载毫米波雷达测试标准化,NI赋能首个方法落地

    国际评级机构—标普公司在9月18日的报告中表示,受新冠肺炎疫情影响,全球轻型汽车销量和生产受到干扰,预计今年全球轻型汽车销量将比2019+年下降20%。汽车行业遇冷,但产业链围绕新能源、自动驾驶的研究课题、标准制定等一直在持续推进。今年8月,中国汽车工业协会团体标准T/CAAMTB 15-2020《车载毫米波雷达测试方法》正式发布并实施。标准首次对车载毫米波雷达测试环境、测试目标、测试性能等提出明确要求,并详细阐明标准的测试方法和测试流程,有效填补了车载毫米波雷达检测标准的空白! 该标准由清华大学苏州汽车研究院组织,苏州瑞地测控技术有限公司牵头(以下简称“瑞地测控”),中国汽车工业协会提出并归口,联合行业上下游企业共同研制。其中,瑞地测控是整个标准的主要制定者和撰写者,内容经过多次专业审核和验证,最终落地。 瑞地测控在进行车载毫米波雷达的测试方法和测试效果验证时,采用的正是NI公司的汽车雷达测试系统。不久前,在国内最大的汽车测试及行业发展博览会ATE China上,NI工作人员表示:“NI与瑞地测控有着十分深入的合作,瑞地测控是NI车载毫米波雷达测试解决方案的全球指定合作伙伴之一。NI的VRTS硬件(Vehicle Radar Test System,简称VRTS)及软件平台,助力瑞地测控实现了车载毫米波雷达的性能及功能指标测试,对《车载毫米波雷达测试方法》标准中测试方法的验证和测试数据的定义起到重要的支撑作用。” 图1:2020年ATE展会上,NI与瑞地测控联合展示智能汽车测试方案 车载雷达行情看涨,新标准出台、确立测试认证标杆 ADAS市场的蓬勃发展,带动了毫米波雷达装机量的增长,尤其是77GHz雷达,逐渐成为行业主流。自2017年开始,中国乘用车毫米波雷达市场明显加速,例如2017年乘用车毫米波雷达安装量约232万颗,到2018年乘用车毫米波雷达实际安装量达到了358万颗,同比增长54%。2019年,中国市场的乘用车上安装了517万颗毫米波雷达,年均激增44.37%,特别是77GHz雷达,安装量同比增长69.3%。 随着自动驾驶技术的发展,汽车上的传感器数量与种类将越来越多,包括汽车毫米波雷达、激光雷达、视觉摄像头、卫星导航定位等,如何标准化、全方位地验证自动驾驶技术的有效性、安全性是一项非常大的挑战!然而自动驾驶汽车的“路测”与传统汽车很不一样,由于存在重复性差、成本高、风险高、周期长、场景受限等原因,整车厂往往无法通过“路测”解决所有的测试挑战,因此实验室测试将是自动驾驶汽车测试的重要环节。当前,国内外对于自动驾驶技术的测试能力、相关的测试方法、测试设备、测试场景都很欠缺。《车载毫米波雷达测试方法》团体标准的公布与实施,无疑是自动驾驶测试领域的一次重要里程碑! “在标准确立之前,毫米波雷达的测试需要从第三方视角去搜集主机厂商,ADAS研发团队,零部件厂商,模组设计团队等的需求共性、产品共性,从而设计有效的、可重复的测试方法,流程十分冗长而且繁琐。” NI 亚太区副总裁苏利发(Joseph Soo)称:“该标准推出的意义在于,它推动了汽车雷达的测试认证体系建设,为车载毫米波行业确立了行之有效的测试方法标准,而且其它相关行业的毫米波雷达测试也可以参考使用。这一标准不仅填补了毫米波雷达检测标准的空白,更是极大促进和推动自动驾驶技术的快速发展。” 以雷达测试为基点,NI联结行业推动更多测试标准化 智能网联汽车技术正在不断演进,除了毫米波雷达的测试标准,未来将会出现更多的测试标准化需求,并从车载端设备的测试逐渐向路侧端设备和计量端设备的测试标准演进。那么,从测试的角度考虑,如何真正实现从智能到网联、从实验室到量产的全覆盖? 以车载毫米波雷达测试为例,车载毫米波雷达一般分为77GHz和24GHz等工作频段,而且从研发到量产等不同开发阶段的测试难题也不尽相同。这其中最大的测试挑战在于对测试设备的需求差异:传统的测试设备难以实现不同产品,不同开发阶段的设备不能复用,需要多次投入,很大程度上增加了用户的成本压力;而且不同的仪器,对使用者的要求也有区别,这也增加了系统的复杂性。 图2:面向测试标准化的毫米波雷达测试解决方案 在《车载毫米波雷达测试方法》的标准中,瑞地测控基于NI的软硬件平台实现了从研发到量产的全部测试要求,以统一的设备就能够完成其他厂商多套系统才能实现的功能,从而满足不同用户在不同阶段的测试需求。不仅是毫米波雷达测试,在全ADAS测试等更多的应用中,统一的软硬件平台可以增强系统的可拓展性, NI正推出智能化的汽车测试方案,致力于联结行业的各个环节与资源,从而推动更多的测试标准化,加速汽车行业的发展。 除了车载毫米波雷达测试以外,NI与瑞地测控联手打造了ADAS HIL测试系统,以及V2X大空间同步信道测试、公里级高精度同步信道测试等解决方案,共同推动汽车测试行业的标准化进程。 图3:NI与瑞地测控共同打造的专业ADAS HIL仿真测试系统 目前,NI与瑞地测控打造的毫米波雷达测试方案已经成功部署到了业内多家企业,并获得广泛的行业认可,如清华大学苏州汽车研究院、FAW、亚太机电、承泰科技、纳瓦电子等企业/机构,帮助各级供应商进行毫米波雷达的研发验证及量产测试,为主机厂商提供雷达标定和选型的可靠依据。 后记 在ATE展会,瑞地测控的负责人接受采访,分享了制定《车载毫米波雷达测试方法》的过程,以及对于汽车测试标准化的看法。 瑞地测控CEO郑凯表示:“测试方法的标准化是行业的共同需求且亟待解决的问题,瑞地测控深刻意识到测试对于智能网联汽车发展的重要性。以更先进可靠的技术方法实现标准化的测试流程,无疑将为汽车产业的快速发展助力。因此,毫米波雷达测试标准的制定提案被提出时,引起了广泛的关注。众多整车厂商,零部件供应商以及行业协会纷纷表示对该标准的重视,并一致认可该测试标准的制定对于解决当前行业挑战的重大意义,从不同的视角对标准提出意见。最终,以瑞地测控主笔牵头,经过多方共同努力,制定出符合行业需求、为产业发展提供价值的测试标准。这是产业链上下游共同参与、携手创新、寻求共赢的结果!”

    时间:2020-10-13 关键词: 雷达 毫米波雷达 毫米波

  • iPhone12将支持的毫米波技术到底是什么?

    iPhone12将支持的毫米波技术到底是什么?

    全球5G网络频段主要分为 Sub-6GHz 和毫米波两大范围,目前我国主要采用的就是Sub-6GHz ,该频段的特点是:信号穿透力强,但数据传输速度要慢于毫米波。 苹果之前已经和高通达成协议,今年iPhone 12支持5G网络可以说是板上钉钉了。但有消息显示,四款新机中可能只有两款支持Sub-6GHz和毫米波频段,另外两款就只支持Sub-6GHz 频段,不支持毫米波。 Sub-6GHz和毫米波到底指什么,苹果为什么要这么做?有人说,国行版iPhone12有没有毫米波都不受影响,这又是什么意思呢?带着疑问我们来看一下。 01 Sub-6GHz和毫米波的区别是什么 Sub-6GHz和毫米波是5G网络的两个频段代号,3GPP是全球最大的专利组织之一,现在全球部署的5G网络都是3GPP框架内的5G,5G的无线空口被称为NR。3GPP在5G无线规范中定义了5GNR的工作频率,其中分成了两大部分,分别是FR1和FR2。 FR1定义的是450MHz-6000Mhz,也就是我们常说的Sub-6GHz。 FR2定义的是24250Mhz-52600Mhz,由于FR2覆盖波段之中多数小于10毫米波长,这部分频段也因此被称为“毫米波(mmWave)”。 具体来讲,支持Sub-6GHz的芯片最高下行速率为4.7Gbps,而支持毫米波的芯片下行速率可以达到7.35Gbps,理论上甚至能实现10Gbps的高速传输。 而美国主要采用的是毫米波频段,其特点是传输速度快,但穿透力很差。那究竟有多差呢?毫米波是波长约在1毫米~10毫米之间的电磁波,我们从物理课中可以得知,电磁波频率越高,波长越短,其穿透力越差。 对此,有国外数码博主针对美国T-Mobile和其它运营商的5G信号进行过测试,其中T-Mobile覆盖Sub-6GHz和毫米波频段,其他运营商则主要采用毫米波频段。 网络拥堵如同堵车毫米波的高宽带同时满足更多人上网 另一方面,毫米波的带宽更高,更容易解决用户用网的拥堵问题,同时满足更多人上网。这种技术的覆盖面积比较小,更适合在车站、机场、体育场馆等人口密集的场景应用。毫米波要做到和Sub-6GHz一样的覆盖水平,基站密度至少是Sub-6GHz基站的5倍,成本自然更高。 举个简单的例子,毫米波不仅需要更多的信号塔来覆盖,而且还要持续输出高强度的信号,5G基站输出的电力是4G的3倍,仅耗电量就是一笔巨大的开支。这也就不难理解前段时间,中国联通夜间适时关停5G基站的做法,为的就是节省电力运营成本。 5G基站 成本高,信号覆盖易受环境制约,仅因为速度快美国的运营商就选择毫米波的吗? 其实不然,由于Sub-6GHz里的可分配的大部分频谱被美国的军方占用,没有足够的无线频谱再分给运营商使用,所以美国运营商的5G部署不得不从毫米波开始。 我国现阶段选择Sub-6GHz频段,主要是先解决5G网络的信号覆盖问题,尽快把5G技术投入实际应用,让大多数消费者都能用上5G网络。当然,对于毫米波的建设,我国同样没有停下脚步。 今年3月份,工信部就发布了“关于推动5G加快发展的通知”,问文中提到“适时发布部分5G毫米波频段频率使用规划,组织开展毫米波设备和性能测试,为5G毫米波技术商用做好储备”,说明国家也倡导运营商为毫米波的商用做好准备,以便于未来的5G建设发展。 毫米波带宽高、时延低、容量高的特点,在日常生活中,可以实现秒下载蓝光视频、解决网络拥堵情况。特别是,它还可以实现工业机器人的远程控制、远程医疗等,应用前景很广阔。 毫米波的穿透能力较差容易受环境影响 结果显示,采用毫米波技术的5G手机几乎可以被任何东西挡住信号,电话亭、玻璃、树木和雨水等等,只要基站和手机之间有遮挡,5G网络就可能回落到4G状态。对比之下,采用Sub-6GHz和毫米波同时覆盖的运营商信号表现则更好。 总而言之,Sub-6GHz和毫米波代表了5G无线频率的两个大范围。当前,中国的5G建设是以Sub-6GHz为主导,而美国是则以毫米波为主导,这也是目前全球5G发展的两个方向。 02 Sub-6GHz和毫米波应用的现状 现阶段,我国选择了Sub-6GHz频段发展5G,美国主要选择毫米波频段,韩国、日本、欧洲等国家或地区则是两种频段都在发展。Sub-6GHz和毫米波是互补关系,而不是迭代的关系。就像数据蜂窝网络和Wi-Fi一样,网络建设要看运营商和使用环境的具体需求。 Sub-6GHz的传播距离与毫米波相比更远,更容易解决大范围区域的信号覆盖问题。由于它的范围广,能更好地穿透物体,并且可以在4G基站的基础上直接安装,所以对于运营商来说,它的建设成本更低。

    时间:2020-10-08 关键词: 运营商 5g网络 毫米波

  • 爆料!全新iPhone 12系列10月中旬亮相:国内可能用不上

    爆料!全新iPhone 12系列10月中旬亮相:国内可能用不上

    据悉,全新的iPhone 12系列有望在美国时间10月13日正式发布,售价649美元起。 根据当下多方媒体推测,全新的iPhone 12系列新机可能在10月中旬亮相,包含iPhone 12(也有消息称之为iPhone 12 mini)、iPhone 12Max和iPhone 12 Pro、iPhone 12 Pro Max两个版本共四款机型,全系支持5G网络,但网络频段却不完全相同。现在有最新消息,近日有爆料人透露,国内可能用不上其中两款机型的毫米波频段。 根据相关爆料人最新发布的消息显示,全新的四款iPhone 12新机中只有两款完全支持Sub-6GHz和毫米波频段(iPhone 12 Pro、iPhone 12 Pro Max),另外两款就只支持Sub-6GHz 频段(iPhone 12 mini、iPhone 12Max),不支持毫米波。那么这两种频段究竟有何区别呢? 据介绍,Sub-6GHz和毫米波是5G网络的两个频段代号,目前我国主要采用的是Sub-6GHz,该频段的特点是信号穿透力强,但数据传输速度要慢于毫米波。而美国主要采用的是毫米波频段,其特点是传输速度快,但穿透力很差。毋庸置疑,同时支持Sub-6GHz和毫米波频段的机型自然是最好的。 其他方面,根据此前曝光的消息,全新的iPhone12系列均将延续刘海全面屏设计,并采用类似iPhone 4的纯平中框,两款Pro版本将具有10位的颜色深度和120Hz刷新率。将搭载基于5纳米工艺制程打造的A14处理器,支持5G网络。此外,该系列新机还将延续前作的方形相机模组,其中,两 款iPhone 12系列配备后置双摄,而两款iPhone 12 Pro系列则将配备后置三摄,并且只有iPhone 12 Pro Max将搭载LiDAR传感器。 不过相关业内人士也表示,目前我国Sub-6GHz频段的5G网络速度已经非常快了,而iPhone的信号却一直是备受诟病的问题,如此一来选择信号更强的Sub-6GHz不失为一种更好的选择。

    时间:2020-10-08 关键词: 5g网络 毫米波

  • 毫米波测量技术有哪些挑战?毫米波测量技术有哪些优点?

    毫米波测量技术有哪些挑战?毫米波测量技术有哪些优点?

    随着毫米波的使用,大家对毫米波越来越了解。5G毫米波、毫米波雷达固然是应用重点,但毫米波测量技术同样不可忽略。为增进大家对毫米波测量技术的认识,本文将对毫米波测量技术的挑战和优点予以介绍。如果你对毫米波抑或毫米波测量技术具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 1.前言 当前最有吸引力的毫米波应用主要在E频段与V频段。E频段对应于60GHz~90GHz的频率范围,在此频段上由于大气衰减的影响只能采取视线传输(LOS)方式。实际上,很多大气中的分子,例如氧气、水蒸气或氮气,可以在这个频段内的特定波长上吸收能量。然而,在实践中,这些频率范围上足够多的可用频谱资源还是驱使着产业来将未来的技术应用到这些频率范围上来。与此类似,V频段对应于40GHz~75GHz,被广泛用于卫星通信。 在这些频段上有3个正在被开发的关键应用,它们是:移动回传、汽车雷达、Wi-Gig(ad)。 第一个应用依赖于这样的事实:当前的超异构网络充满着多个小基站,大幅提高了对回传线路的传输容量的需求。核心网络必须处理大量的数据被传输到一个特定区域中的每个节点。因此,基于大于1GHz带宽的毫米波无线链路的这些连接,我们可以满足现代和未来的网络上回传需求并提供了一个比光纤更的解决方案。移动回传与汽车雷达都是最重要的应用。79 GHz频段将很有可能成为FMCW(调频连续波)雷达技术的标准频率。该技术可以采用高达4Ghz带宽的信号进行工作,从而在汽车移动环境中检测目标时达到所需的精度。最后,Wi-Gig是一个新的WLAN 802.11标准,已经被开发用于了非常高的速率传输服务,比如未压缩的高清晰度电视(HDTV)和瞬间的音乐和图像传输,其工作在60GHz频率及占用2GHz带宽。 鉴于在这些频率上传输的特点,将需要适当的测量仪器以确保所有这些技术的实现。这些仪器会需要一个优秀的动态范围,以应对高度衰减的信号和测量超宽带信号的能力。 2、毫米波设备的挑战与不同的测量方案 2.1、谐波 谐波混频器的设备工作在这样一种方式:参与到混合过程中的有限的本振(LO)频率被谐波成分所影响。使用这些类型混频器的主要优点是它提供的简单和性价比的解决方案。 然而,从这些系统存在着2个主要的问题。首先,被用来影响本振信号的多重谐波随着频率的增加而按比例引入损耗。因此,该解决方案的动态范围变得非常差。其次,镜像反应的影响在此很重要,原因是在过程中多个频率成分会不被欢迎地混合进来。在测量结果上影响最大的镜像反应是会显示在中频(IF)的2倍偏移位置。作为一个例子,如果1台频谱加上1台设计工作在1.58 GHz中频频率的谐波混频器对来自于FMCW雷达的4GHz带宽信号进行测量,一些重要的测试项目,如频率误差、占用带宽或发射功率将不能被测量,因为会有一个与实际雷达信号重叠的镜像响应。在某些情况下,这个问题可能通过镜像抑制方法来解决。然而,这种解决方法在FMCW调频连续波调制的情况下是无效的,因为发射频率是不断变化的。 2.2、典型下变频配置 克服基于谐波混频器的解决方案的镜像响应的典型的方法是使用一个经典的下变频设置连接到频谱分析仪。一方面,由于基本混频器使用的配置,不使用谐波来影响本振信号,一个理想的中频频率可以根据待测试的和带宽来设计。基本上,一个连续波结合一个乘法器将向下变频信号提供需要的本振信号。 另一方面,一个系统需要由例如混频器、本地、乘法器、滤波器和增益放大器等多个部件来组建。显而易见地,因为上述设备在使用时都需要配置、校准和维护,可以明白下变频配置会是很耗费时间。 2.3、高性能基本混频器 下图显示了安立的高性能基本混频器的设想。MA2808A与MA2806A, 分别工作在E 频段与V频段,可以被理解为集成的下变频器,基于波导技术与内置单级乘法器,低噪声放大器、滤波器设计为一体。这些设备对于之前讨论的问题提供了一个解决方案:他们拥有出色的动态范围,镜像反应发生在距离需要信号很远的地方,他们与频谱分析仪之间只需要一个连接即可工作。 一方面来看,高性能基本混频器对比谐波混频器有2个主要的好处:更好的灵敏度或DANL,得益于更低的转换损失;及更好的镜像反应抑制,得益于使用1.875GHz中频。除此之外,内部混频/滤波技术与独一无二的极化转移功能使得测量4GHz带宽的毫米波信号变得可行。另一方面,高性能基本混频器对比传统下变频器有以下好处:他们允许一个简单的配置或连接到频谱分析仪,转换损耗能够简单地通过单键操作从USB内存中被加入,提供一个比常用下变频器更好的1dB压缩点性能。毫无疑问,这个紧凑的测试系统能够简化设计和制造现场的布局,同时降低测量仪器的维护和校准成本。 3、针对毫米波设备的典型测量项目 毫米波设备的测量可以分为2个不同部分:射频输出特性(遵循ETSI EN 302 264-1)与调制或信号特性(依赖于实际待测试的技术)。在接下来的部分,我们会解释安立的高性能毫米波方案在每个部分是如何展现其突出的优势的。 3.1、发射功率,频率误差与足够灵敏度下的杂散辐射 在许多情况下,由于在这些频率上信号的性质-极大地受到反射、衰减或材料吸收的影响,发射功率和毫米波设备的频谱发射模板需要在Over The Air (OTA)下进行测试。因此,测试设备需要具备良好的灵敏度。例如,如果测试天线距离待测件50厘米,79 GHz信号的自由空间损耗将在65分贝左右。由于ETSI EN 302 264-1所定义的最大辐射平均(EIRP)要求测量《-40dBm /MHz,考虑测试天线增益23 dBi,对测试设备在79 GHz的要求将约为142 dBm / Hz。 一般情况下,一个典型的谐波混频器,其特征在于转换损耗约15dB至20dB。当其与频谱分析仪结合在一起时,我们可以估计显示平均噪声电平(DANL)约在- 135 dBm / Hz至140 dBm / Hz之间,这将使其难以达到上述要求。然而,新的具备卓越的本底噪声性能的MS2840A频谱分析仪和MA2808A高性能基本混频器相结合,发射功率和杂散发射所需要的灵敏度至少可以达到8dB。 3.2、宽带调制测试 测试毫米波质量,频谱分析仪的相位噪声性能是非常重要的。例如,当测试FMCW汽车雷达,必须对相位噪声特性和待测件的频率线性度进行验证。当发送和接收的信号之间的时间与频率差别小,频谱分析仪的相位噪声性能差,因为收到的信号可能被掩盖在发射信号的相位噪声里,两种信号就不能区分,如下图所示。 MS2840A与MA2808A相结合,在79GHz上低于-100 dBc(100 kHz偏移)和低于-110 dBc / Hz(1 MHz偏移)的优秀相位噪声性能可以满足汽车雷达技术至少-90 dBc / Hz(100 kHz偏移)和- 100 dBc / Hz(1MHz偏移)的相位噪声性能的需求。 以上便是此次小编带来的“毫米波”相关内容,通过本文,希望大家对毫米波测量技术的挑战和优点具备一定的认知。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2020-09-23 关键词: 指数 毫米波测量 毫米波

  • 毫米波使用注意事项!!如何选择毫米波应用的电路材料

    毫米波使用注意事项!!如何选择毫米波应用的电路材料

    毫米波是这两年的热门,随着技术演化,毫米波技术越来越成熟。大家可能对毫米波技术理论知识具有一定认识,但大家知道毫米波应用过程中的一些注意事项吗?为增进大家对毫米波的了解,本文将对如何选择毫米波应用的电路材料予以介绍。如果你对毫米波具有一定兴趣,不妨继续往下阅读哦。 对于通信设备或其他等一些应用,毫米波频段非常具有吸引力,因为从30GHz到300GHz范围内有非常宽的可用频带资源。但是寻找此频段内性能卓越且价格低廉的印刷电路板(PCB)材料是一个巨大挑战。然而,通过对毫米波频段PCB材料关键参数和特性的理解,如不同PCB材料对不同电路性能的影响等,找到适合于此频段内应用的PCB材料是完全可能的。 当进行微波电路设计时需要考虑很多的影响因素,这些因素通常会使电路设计变得困难或者给电路带来巨大的影响。这些因素包括抑制杂散模式传输、减小导体损耗和辐射损耗、实现有效的信号过渡,减小干扰谐振以及控制色散等。 图1a.微带传输线电路 图1b.接地共面波导传输线 设计指导 有许多设计方法可以减小波传输中的一些问题,比如使用非常薄的电路基材。一般情况下,使用的层压板厚度要小于电路最高工作频率的四分之一波长。然而实际应用中,为了减小电路板中不同电路之间的耦合谐振干扰,使用的电路基材厚度最好低于电路最高工作频率的八分之一波长。不仅电路的相互耦合或谐振会干扰主信号的传输,其产生的表面波也会影响主信号的传输。信号导体的宽度和电路层压板的厚度有关,层压板越薄,对应的导体宽度应越小。为了有效抑制杂散模式,导体宽度也应该不超过电路最高工作频率的八分之一波长。 上述层压板厚度和导体宽度设计方法可直接适用于高频微带线电路设计,其他类型的电路设计还需考虑更多因素。对于接地共面波导(GCPW),又称为金属底板共面波导(CPCBW),在毫米波频段越厚的电路层压板表现出有利于抑制杂散模式传输。 如图1a所示的微带线结构,微带传输线中的信号层和接地面之间存在一定的间隔(基材厚度)。如果该间隔为四分之一波长,两个铜箔平面间会产生谐振并干扰主信号传输。如果基材厚度为四分之一波长但铜导体宽度小于等于四分之一波长,谐振可能不会产生或者可以被忽略。如果基材厚度和铜导体宽度都大于等于四分之一波长,电路就很容易产生额外的谐振和杂散模式。图1b所示是接地共面波导结构。即使GCPW基材厚度和导体宽度等于四分之一波长,由于共面接地的紧耦合结构,电路杂散谐振可以避免。共面接地面与信号导体邻近且通过电镀通孔(PTHs)实现与底层地面相连。当然,所有的高频电路结构的选择都会存在各方面因素的权衡,如GCPW电路的导体损耗就比微带线电路更高。然而,考虑到工作频率,由于GCPW电路具有比微带线电路更低的辐射损耗,因此总的插入损耗并不一定更高。 对于高频传输线及高频电路,插入损耗是诸多损耗成分的总和,包括介质损耗、导体损耗、辐射损耗和泄露损耗等。高频PCB材料一般具有较大的体电阻因此RF泄露损耗非常小。介质损耗与电路材料的损耗因子或tanδ相关。损耗也受其他附加材料的影响,例如防焊油墨或粘结片。由于防焊油墨是一种高损耗材料,其损耗因子为0.02,通常在RF/微波频段尤其是毫米波频段不使用防焊油墨。此外,防焊油墨对介电常数(Dk)的影响过程难以控制,使用防焊油墨会导致阻抗失配,进一步造成回波损耗和插入损耗的增加。 厚度变化 防焊油墨通常在不同电路之间甚至同一电路中存在厚度差异,这将导致电路无法预期的阻抗变化。而且防焊油墨通常具有高的吸水率,这会严重降低PCB电路的性能。水的介电常数Dk为70且具有比电路材料大得多的损耗因子,当电路吸收一定量的水分后,电路材料的Dk将变大,电路的损耗也将上升。因此,在毫米波频段尽量少用或者不用防焊油墨。 电路使用的基材越薄,特别是毫米波电路,导体损耗将变得越大,且随着频率升高导体损耗会显著增加。通常在PCB基材加工过程中,会对铜箔表面进行糙化处理以改善其和PCB介电材料的结合率。但粗糙的铜箔表面会导致更高的损耗。一般来说,当电路工作频率对应的趋肤深度小于或等于铜箔的表面粗糙度时,表面粗糙度的影响将变得非常显著。在毫米波频段,趋肤深度通常小于铜箔的表面粗糙度。 铜箔表面粗糙度具有多种测量方法和衡量单位。对于射频/微波应用,Rq或者均方根(RMS)测量是一种较为合适的粗糙度测量方法。 小于50GHz应用的电路设计者也许会觉得选用任何种类铜对电路的影响不大,因为所有铜箔类型的表面粗糙度都大于趋肤深度。这个结论存在一定的错误。因为越粗糙的表面所产生的寄生电感将越大,且粗糙表面会导致表面阻抗的变化和增加插入损耗。图2显示的研究结果表明了铜箔粗糙度对传播常数和插入损耗的影响。 图2. 铜箔表面粗糙度对传输常数和插入损耗的影响示意图 图3. 在相同材料上使用不同粗糙度铜箔的电路损耗对比 为了进一步比较铜箔粗糙度的影响,图3显示了在相同的材料上使用不同种类铜箔的电路插入损耗对比。所使用的罗杰斯标准RO4350B™层压板铜箔的平均粗糙度为2.5um RMS,而RO4350BLoPro™层压板铜箔的平均粗糙度为0.6 um RMS。尽管50GHz时曲线结果存在一定的噪声抖动,但是趋势很明显,越光滑的铜表面所对应的插入损耗越低。当然,两个材料的介质厚度存在细微差异(0.7 mils),但对于越薄的材料,导体损耗将占总损耗的主要部分。 电路最终的表面处理也会影响电路的导体损耗,尤其是在高频频段。通常,PCB表面处理中所用的许多金属的导电性都比铜差,附加表面处理工艺会导致导体损耗的增加。例如PCB中最常使用的化学镍金(ENIG)表面处理,由于镍的导电性比铜差,使用ENIG表面处理将不可避免地造成导体损耗的增加。典型的ENIG表面处理的金属导体叠层都是从材料的基铜开始,在铜上方沉积镍以防止铜的氧化,最后在镍的上方沉积金。从厚度上来看,金的生长是自限制过程且厚度一般为0.2um左右,而镍的厚度一般为5um左右。考虑到毫米波频段的趋肤深度,电流会完全覆盖镍层以及部分金层。随着频率的升高,镀金层也会完全被覆盖。但由于金的导电性仍比铜差,因此使用ENIG表面处理最终会导致电路导体损耗的增加。 图4显示了相同电路基材上使用裸铜和使用ENIG对电路插入损耗的影响。图4的结果解释了很多问题。使用ENIG表面处理的电路插入损耗比裸铜结构电路高。但在低频段,两种电路的插入损耗特性有所不同。这主要是因为镍层较厚,低频段电流因趋肤深度大部分分布在镍金属中,而在铜和金中的分布则很少。当频率上升到20GHz时,由于趋肤深度效应,电流在金中开始分布。随着频率的进一步上升,更多的金被使用,ENIG电路的插入损耗曲线变得和裸铜结构的损耗曲线平行。 图4. 使用相同材料的裸铜结构和ENIG表面处理微带传输线插入损耗对比 银 纯银的电导率比纯铜的电导率更高,在PCB表面处理工艺中使用沉沉银工艺使用的实际上是银合金而非纯银。该合金近似为纯银,在导电性上接近于铜。沉银工艺是自限的,附加上的银也是薄薄的一层,厚度一般为0.2um。与金相比,银会被逐渐氧化而金不会。虽然银的氧化会使表面颜色发生变化,但这种氧化对电路插入损耗几乎没有影响。本文作者对存放2.5年沉银工艺发生氧化的电路的研究表明氧化未对电路插入损耗造成影响。值得说明的是图4的测试中信号过渡的问题。图4中的曲线数据是借助50GHz频率上限的商用矢量网络分析仪得到的。但由于信号的过渡问题导致35GHz以上存在噪声,因此图中的数据只测到35GHz,。如果使用更有效的信号过渡,在25GHz到50GHz甚至更高频范围内,图4中的ENIG插入损耗曲线和裸铜插入损耗曲线应该趋于平行。 如前所述,插入损耗有许多组成成分,了解这些成分对于毫米波电路的设计者是非常有帮助的。罗杰斯公司开发的MWI应用软件可以仿真插入损耗的各个组成成分,该程序可以从罗杰斯主页(www.rogerscorp.com)上下载。该程序是基于Hammerstad和Jenson提出的微带传输线阻抗和损耗特性描述方法。MWI软件也能预测微带线的辐射损耗,其计算基于Wadell的研究结果,测试表明软件预测值具有很高的准确度。 图5展示了使用MWI-2010仿真得到的两种不同厚度的电路的插入损耗及组成成分。在电路仿真模型中,导线的宽度保证传输线阻抗为50Ω,使用材料的Dk为3.66,铜厚为1 oz。如果忽略辐射损耗,介质损耗和导体损耗的对比非常明显。当频率低于15GHz时,在薄的10 mils电路中,导体损耗是总插入损耗的主要组成部分。而厚的30 mils电路中介质损耗高于导体损耗。在该频率范围内,电路设计者在铜箔(导体损耗)和损耗因子(介质损耗)一定的情况下选择材料需要考虑电路板的厚度。在图5所示的频率范围内,对于30 mils的电路,15GHz时辐射损耗尽管已非常显著,但不是插损的主要部分, 图5.不同厚度相同电路材料的微带传输线插入损耗(总损耗)及各组成成分对比 辐射损耗 图5表明辐射损耗取决于工作频率和电路厚度。频率在15GHz以下,10 mils电路的辐射损耗并不明显忽略,而30 mils电路的辐射损耗非常显著。因此一般来说,使用薄的电路基材厚度可以降低辐射损耗。当频率上升到毫米波频段(大于30GHz)时,相比于薄的电路,厚的电路的辐射损耗是总损耗的主要部分。 辐射损耗除了和PCB材料的厚度有关,还和PCB材料的Dk值有关。电路材料的Dk值越大,电路的辐射损耗将越低,但这将给电路带来更高的导体损耗。此外,电路材料的Dk值越大,实现相同的阻抗值时信号导体的宽度将越窄。而信号导体越窄对应的导体损耗也将越高。 电路的设计也会影响辐射损耗,因为任何阻抗的失配通常都会伴随一定的能量辐射。在射频/微波电路中阻抗失配是很常见的,这和电路的具体设计密切相关。例如,带状线电路通常没有辐射损耗,而如图5中的微带线电路则易于产生辐射损耗,其辐射的程度与电路厚度及其他因素有关。当辐射损耗成为一个设计问题时,使用GCPW电路可以有效降低辐射损耗。该结论在50GHzGCPW电路及其他电路最优化信号过渡的研究中有详细阐述。 在毫米波高频频段,信号接口的良好过渡是保证电路性能的一个重要因素。信号过渡和辐射损耗是相关的,因为有效的信号过渡能使信号能量从一个传输模式有效过渡到另一个传输模式,这将使辐射损耗减小。例如,典型的RF连接器的工作模式为横电波模式(TE)而平面PCB的工作模式为横电磁波(TEM)模式。GCPW和微带线的工作模式为准TEM模式,而带状线的工作模式为标准TEM模式。当传输模式改变时,例如连接器和电路板的连接,任何的寄生电抗或阻抗失配都将导致电路产生辐射损耗。 毫米波高频电路的设计者应该时常联系高频材料的供应商以更好的理解不同高频电路材料的综合性能及适用于毫米波电路的不同PCB材料。许多电路基材可组合不同种类及不同粗糙度的铜以供使用。在单个产品系列中,从Dk和损耗因子角度来看,也存在许多不同的电路材料可供选用。高频电路材料供应商非常乐意同电路设计者紧密合作,一道实现对现有的和新型的微波/毫米波电路性能的优化。 以上便是此次小编带来的“毫米波”相关内容,通过本文,希望大家对毫米波应用的电路材料选择具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2020-09-23 关键词: 材料 指数 毫米波

  • 深入理解毫米波应用,四路毫米波空间功率合成技术介绍

    深入理解毫米波应用,四路毫米波空间功率合成技术介绍

    毫米波的应用越来越多,对于毫米波,大家也有些许了解。5G毫米波、毫米波雷达都是我们耳熟能详的技术,但除此以外,大家对毫米波还有更多的认识吗?本文中,小编将对四路毫米波空间功率合成技术加以讲解,以增进大家对毫米波的认识。如果你对本文内容具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、引言 大功率毫米波源是毫米波雷达、通讯、干扰机、精确武器制导系统中发射前端的核心部件。固态器件以直流电压低、可靠性高、抗冲击性能强、电路结构紧凑、尺寸小、重量轻而倍受重视。然而随着频率升高,单个固态器件的功率输出就会迅速减少,难于满足实际应用要求。通过组合多个相干工作固态器件或叠加多个分离器件输出功率的功率合成方法是提高毫米波系统输出功率的有效方法,得到非常广泛的应用。 本文提出了基于波导的四路空间功率合成网络,这种结构可以很好的保证功率等幅同相四等分。同时,以波导作为输入和输出,可以减少在输出高功率能量时的损耗。利用三维电磁仿真软件HFSS进行仿真结果显示,在31GHz-38GHz的范围内,功分网络的四路幅度不平衡度小于0.05dB,相位也取得了很好的一致性,并且输入端的回波损耗小于-20dB。整个合成网络的输入和输出端的回波损耗也小于-12dB,插入损耗小于0.6dB。 二、功率分配器设计 基于波导的四路功率分配器的基本结构如图1所示,由于T型结功率分配网络本身是不匹配的,需要在分支接头处放入适当的匹配元件来调节各端口的匹配情况。本文在分支接头处增加了一个起匹配作用的不连续性结构,改变该结构可以调节该功率分配网络的中心频率和带宽。由于功率分配器是对称的,4个输出端口的幅度和相位均一致。 图1 四路功率分配结构 功率分配器通过HFSS仿真的结果如图2所示: (a)幅度 (b)相位 图2 功率分配器的仿真结果 从图2中可看出,四路功率分配器可以在宽频带内实现功率分配,且输入端口回波损耗小于-15dB。同时,由于功分网络的对称性,其相位一致性很好。 三、功率合成网络设计 探针式波导-微带过渡是毫米波平面集成电路中应用最为广泛的一种过渡结构,根据微带电路平面与波导中波传播方向的关系不同可分为两种结构形式,一种是微带电路平面与波导中波的传播方向垂直,如图3所示;另外一种是微带电路平面与波导中波的传播方向平行,如图4所示。 本文采用图4所示的微带平面与波传播方向平行的结构实现Ka波段波导-微带的过渡。在这种结构利用一段起耦合作用的微带探针把波导中的电磁场耦合到微带中,并经过一段高阻抗线过渡到50Ω微带线。采用适当的耦合尺寸以减小微带电路对波导内部电场的影响。 图3 微带平面与波传播方向垂直 图4 微带平面与波传播方向平行 四路功率合成网络的模型如图5所示: 图5 四路功率合成网络的模型 首先,四路等功率分配网络把波导能量等分到四路减高波导,然后通过波导-微带探针过渡,经四路功率合成网络实现功率合成。仿真结果如图6所示: 图6中可看出,在31GHz-38GHz的频率范围内,合成网络背靠背仿真的输入和输出端口回波损耗小于-12dB,插入损耗小于0.6dB。 图6 功率合成器仿真结果 四、结论 本文提出了一种适用于毫米波频段的基于波导的四路空间功率分配/合成网络。该网络利用矩形波导作为输入和输出端口,通过一分四功率分配结构进行功率分配/合成。经HFSS软件仿真和优化,该结构呈现出极低的插入损耗和回波损耗,是一种具有实用价值的功率合成结构。 以上便是此次小编带来的“毫米波”相关内容,通过本文,希望大家对上述知识具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读!

    时间:2020-09-23 关键词: 毫米波雷达 指数 毫米波

  • 微波功率放大器发展概述

    摘要 微波功率放大器主要分为真空和固态两种形式。基于真空器件的功率放大器,曾在军事装备的发展史上扮演过重要角色,而且由于其功率与效率的优势,现在仍广泛应用于雷达、通信、电子对抗等领域。后随着GaAs晶体管的问世,固态器件开始在低频段替代真空管,尤其是随着GaN,SiC等新材料的应用,固态器件的竞争力已大幅提高。本文将对两种器件以及它们竞争与融合的产物——微波功率模块(MPM)的发展情况作一介绍与分析,以充分了解国际先进水平,也对促进国内技术的发展有所助益。 1.   真空放大器件 跟固态器件相比,真空器件的主要优点是工作频率高、频带宽、功率大、效率高,主要缺点是体积和质量均较大。真空器件主要包括行波管、磁控管和速调管,它们具有各自的优势,应用于不同的领域。其中,行波管主要优势为频带宽,速调管主要优势为功率大,磁控管主要优势为效率高。行波管应用最为广泛,因此本文主要以行波管为例介绍真空器件。 1.1   历史发展 真空电子器件的发展可追溯到二战期间。1963年,TWTA技术在设计变革方面取得了实质性进展,提高了射频输出的功率和效率,封装也更加紧凑。1973年,欧洲首个行波管放大器研制成功。然而,到了20世纪70年代中期,半导体器件异军突起,真空器件投入大幅减少,其发展遭遇极大困难。直到21世纪初,美国三军特设委员会详细讨论了功率器件的历史、现状和发展,指出真空器件和固态器件之间的平衡投资战略。2015年,美国先进计划研究局DARPA分别启动了INVEST,HAVOC计划,支持真空功率器件的发展和不断增长的军事系统需要,特别是毫米波及THz行波管。当前真空器件已取得长足进步,在雷达、通信、电子战等系统中应用广泛。 1.2   研究与应用现状 随着技术的不断进步,现阶段行波管主要呈现以下特点。一是高频率、宽带、高效率的特点,可有效减小系统的体积、重量、功耗和热耗,在星载、弹载、机载等平台上适应性更强,从而在军事应用上优势突出。二是耐高温特性,使行波管的功率和相位随着温度的变化波动微小,对系统的环境控制要求大大降低。三是抗强电磁干扰和攻击特性,使其在高功率微波武器和微波弹的对抗中显示出坚实的生存能力。四是寿命大幅提高,统计研究显示,大功率行波管使用寿命普遍大于5 000 h,中小功率产品寿命大于10 000 h,达到武器全寿命周期。图1为2000年前产品的平均首次故障时间(MTTF)统计,可以看出各类系统中真空器件的稳定性都有提升,空间行波管的MTTF更是达到数百万h量级,表现出极高的可靠性。 图 1 真空功率器件MTTF概况 公开报道显示,美军作战平台中真空器件被大量使用,是现役电子战、雷达和通信的主要功率器件。新开发的高频段、小型化行波管及功率模块进一步推动高性能装备的不断出现。典型应用包括车载防空反导系统、地基远程预警与情报系统、机载火控系统、无人机通信系统、电子战系统、空间以及卫星通信系统等。下面介绍当前正在研究和应用的行波管的几种重要技术。 1.2.1   行波管有源组阵技术 国外近几年主要在更高频段发展一系列的小型化行波管,频段覆盖X,Ku,K,Ka,140 GHz等,并不断在新技术上获得突破。国内经过近10多年的努力,行波管在保持大功率和高效率的前提下,体积减小了1个数量级,为有源组阵技术奠定了良好的基础。 行波管有源组阵的形式分为单元放大式和子阵放大式两种。与无源相控阵相比,其单个行波管的功率要求低,器件的可靠性和寿命相对较高。同时各通道相对独立,某通道出现故障不会影响到其他通道,因此系统的可靠性高。而且整个辐射阵面可以分多个区域独立工作,实现系统多目标、多任务的能力。与固态有源相控阵相比,作用距离更远,威力更大,且配套的冷却车和电源车相对短小精悍,系统机动性高,战场生存能力强。由于其全金属、陶瓷密封结构,在面对高功率微波武器时的生存能力更强。在相同的阵面功率时所需的单元数将少1个数量级,因此成本会大幅降低。与单脉冲雷达相比,其作用距离、分辨率、多目标、多任务、寿命及任务可靠性等指标会更好。目前,国内正在开展基于行波管的Ku波段稀布阵低栅瓣技术研究,以期在阵元间距30 mm的条件下实现−20 dB的栅瓣。 另外,与行波管有源组阵相配套的小型化大功率环行器研究进展迅速。采用不等尺寸单元组成的非周期排列方式、径向等间距排列的非周期环形阵和子阵非规则排列等新型阵面技术能够很好解决大单元间距引起的栅瓣问题,这些共同保障行波管有源组阵的推进。 1.2.2   毫米波和THz行波管 术的发展,对Ka到W波段的毫米波功率放大器提出了需求。 THz波由于具有频率高、宽带宽、波束窄等特点,使得其在雷达探测领域具有重大的应用潜力。 近年来,微机械(MEMS)微细加工工艺的全面引入改善了传统工艺,使得真空器件工作频率进入到毫米波和THz频段,现有器件最高已经达到1 THz。 诺格公司在2013年成功研制出了220 GHz的折叠波导行波管功率放大器,国内中电第十二研究所以及中国工程物理研究院都开展了220 GHz行波管的研究工作,诺格公司在2016年还首次将行波管工作频率提高到1 THz。

    时间:2020-09-23 关键词: 功率放大器 毫米波

  • 贸泽开售面向工业雷达系统的Texas Instruments IWR6x毫米波传感器

    贸泽开售面向工业雷达系统的Texas Instruments IWR6x毫米波传感器

    2020年9月15日 – 专注于引入新品并提供海量库存的电子元器件分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开始分销Texas Instruments (TI) 的新型IWR6x毫米波传感器。此60 GHz – 64 GHz传感器提供了超高的集成度和片上处理能力,让工程师能够将毫米波技术集成到广泛的工厂自动化、雷达、机器人和楼宇自动化设计中。 贸泽备货的TI IWR6x毫米波传感器为集成式单芯片调频连续波 (FMCW) 雷达传感器,采用TI 45nm RFCMOS工艺。此系列传感器可提供超高分辨率的感测能力,能够探测物体、人和细微的动作(如呼吸和打字)。这些传感器提供高达4 GHz的超宽带宽,能够以高于24-GHz 窄带解决方案16 倍的精度感测物体。IWR6843传感器包含一个用于高级信号处理的C674x DSP。 IWR6x毫米波传感器具有特定应用算法、可扩展软件和多种参考设计,让开发人员可以立即开始创建高性能传感器解决方案。此系列传感器针对工业环境进行了优化,能够支持运动感测、机器人技术、人员计数、生命体征监控和安全防护等关键应用,同时也是低功耗、超精确、自我监控的工业雷达系统的理想选择。 作为TI授权分销商,贸泽电子提供了多样化的Texas Instruments半导体解决方案,每天都会引入新产品。贸泽电子始终致力于快速引入新产品与新技术,帮助客户设计出先进产品,并使客户产品更快走向市场。超过800家半导体和电子元器件生产商通过贸泽将自己的产品带向全球市场。贸泽只为客户提供通过全面认证的原厂产品,并提供全方位的制造商可追溯性。

    时间:2020-09-15 关键词: 贸泽 工业雷达系统 毫米波

  • 网速还能再快4倍!高通毫米波秀肌肉:更美好的5G愿景才刚开始

    网速还能再快4倍!高通毫米波秀肌肉:更美好的5G愿景才刚开始

    2020年都已经过去2/3了,全球5G建设如火如荼,已经有35个国家和地区部署了5G网络,80多家运营商开始5G商用,今年预计可以出货2亿部5G手机。 中国无疑是最大的5G市场,截至6月份国内就有1亿5G用户了,全年预计可以发展到2亿用户,同时新增5G基站80万,占到全球70%以上的份额。 到今年底,全球的5G应该可以说完成了第一波建设了,大城市的5G差不多普及了,但这不是5G的结束,实际上才刚刚开始,因为后面还有更好的,尤其是5G要实现从能用变成好用的跨越,毫米波技术也是时候登场了。 8月27日,GSMA协会举行了毫米波技术深入解读研讨会,高通公司的工程技术总监骆涛博士做了题为《实现毫米波移动化 释放全部5G潜能》的主题演讲,介绍了5G毫米波技术的最新进展,展示了高通在5G毫米波上的持续投入和最新努力成果。 不太为人熟悉的毫米波:5G网速再快4倍就靠它了 说到5G,铺天盖地的宣传大家已经很熟悉了,1Gbps以上的网速是它标志性的优点,下载极快,但是具体的5G技术大家可能就了解得不够深入了,尤其是毫米波5G。 实际上5G是多种技术的集合,光是频段上就分为两部分—;—;FR1和FR2,前者频率范围是450MHz—;—;6GHz,又叫6GHz以下频段,这是最常见的,也是目前的主流。 FR2频段的频率范围是24GHz—;—;100GHz,也就是毫米波(mmWave)频段,带宽是Sub-6GHz频段的25倍多,而频率和带宽越高,网络速度就越快,所以毫米波5G的一个显著优势就是网速更快。 运营商在推广5G商用时标称的下载速度都在1Gbps以上,不过实际上想达到并不容易。 Ookla的最新数据分析显示,6GHz以下频段的5G平均网速大约是225Mbps,而毫米波频段可以做到900Mbps,峰值速率更是超过2Gbps。 所以毫米波的优点之一就是拥有更高速率,平均速率比现在6GHz以下频段5G快了4倍,差距非常明显,特别是一些需要高带宽的应用,比如超高清视频等等,毫米波能够实现更短的传输时间,甚至瞬间即达。 正是毫米波高速率的优点,可以跟6GHz以下频段的5G组成黄金搭档,尤其是在室内场合,如商场、机场、高铁站等人群密集的环境中,超高速的毫米波5G可以提高网络容量,解决5G最后一公里难题。 毫米波挑战大 高通秀肌肉:5G坐上了“火箭” 毫米波5G优势明显,但是另一方面这也存在着更大的挑战—;—;高频段需要从前端射频到基带芯片,再到应用端的全面配套设施,同时也面临传输距离短、容易被干扰等缺憾,技术及商业上的挑战都非常大,需要业内厂商共同努力,一点点突破瓶颈。 作为目前移动通信行业领头羊,高通过去30多年来一直在研究、推动移动网络技术发展,目前基于高通骁龙技术平台的5G手机、模组及其他终端已经是6GHz以下频段5G技术的主流。 同样,高通在多年前就开始了毫米波相关技术研发,目前已经取得了多项技术突破,让毫米波商用一点点成为现实。 根据骆涛博士的介绍,针对毫米波5G存在的覆盖有限、成本高、信号衰减、终端要求高等问题,高通已经提出了一揽子解决方案,借助共址技术克服了路径损耗实现了广覆盖,同时做到了视距和超视距传输,自适应波束技术则解决毫米波信号的遮挡问题。 总之,在毫米波技术上,以往阻碍商用的瓶颈一一被突破,高通已经推出了一系列的调制解调器、射频及天线解决方案,使得毫米波在智能手机中实现商用不再是“不可能的任务”,而是逐步成为现实。 今年2月份,高通正式宣布推出骁龙X60基带,不仅用上了5nm工艺,还成为全球首款支持毫米波、6GHz以下两种频段聚合的5G调制解调器及射频系统,能够帮助运营商最大程度地利用频谱资源,以提升网络容量及覆盖。 此外,骁龙X60还支持5G FDD-FDD和TDD-TDD载波聚合以及动态频谱共享(DSS),并且包含全球首个6GHz以下频段5G FDD-TDD载波聚合解决方案。 骁龙 X60还搭配全新的高通QTM535毫米波天线模组,该模组旨在实现出色的毫米波性能。 更惊人的是,骁龙X60实现了7.5Gbps的网络速率,并且为运营商提供灵活、可靠的网络部署方式,扩大覆盖范围,提升网络容量,加速5G普及。 5G技术继续演进 中国毫米波5G启航 在高通解决了技术瓶颈问题之后,毫米波商用现在也要驶入快车道了,它可以成为6GHz以下频段的有力补充,未来可以扩充到室内高速网络、公共网络及企业专网等领域,普及高速网络。 小到办公室,大到体育场甚至机场、火车站,这些地方以后都可以靠毫米波实现1Gbps以上的网络覆盖,不仅手机可以用,电脑、XR等设备也可以借助它畅联全球。 此外,毫米波在中国这个全球最大的5G市场上也迎来了新的发展机遇,6GHz以下频段5G建设今年将初步完成了,未来需要进一步优化网络覆盖,提升5G网络的实际体验。 根据GSMA协会的数据,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1040亿美元的效益,这大约占亚太地区毫米波频段预估贡献值(预计将达2120亿美元)的一半。 5G毫米波的经济效益如此之大,无论如何都不能错过。早在2017年7月,我国工信部就批复了新增毫米波试验频段,包括26GHz、38GHz,频谱资源合计7.75GHz,国内的研究也一直没断过。 2019年11月1日,高通联合中兴宣布,IMT-2020(5G)推进组的组织下,双方已于10月19日成功实现了中国第一个基于智能手机的5G毫米波互操作性测试(IoDT)。 目前高通已经跟国内的移动、联通、电信及众多手机品牌都达成了合作,国内的5G毫米波有望在2021年正式起航,通过6GHz以下频段+毫米波的部署策略,真正实现“数千兆比特速率、大容量、广覆盖和低时延”的5G愿景。

    时间:2020-09-14 关键词: 高通 基带 芯片 5G 毫米波

  • V波段近距探测毫米波功率放大器设计

    V波段近距探测毫米波功率放大器设计

        功率放大器是毫米波频段发射机不可缺少的关键部件,输出功率的大小决定了整个系统的作用距离和抗干扰能力。在毫米波系统中,随着频率的升高,单个MMIC芯片的输出功率已经不能满足实际的使用要求,尤其是非大气窗口频段,由于该频段电磁波的传输受氧分子和水蒸气分子吸收而衰减严重。一般应用于军用保密工作及近距雷达探测、通讯系统中,相应的器件输出功率也较小,因此,多采用功率合成的方法,将多个放大器单元组合在一起实现较大的功率输出。   放大器工作在V波段,用于一种弹上近距探测系统,充分利用非大气窗口波段的衰减特性实现保密和抗干扰。   1 功率放大器的设计   1.1 技术指标要求   按照系统的基本要求,放大器主要技术指标:工作带宽2 GHz;输出功率≥200 mW;增益20~25 dBm;输入输出口WR15。   1.2 功率器件的选取   为满足技术指标的要求,选用工作频带较宽的三端FET功率放大器件。选取Eudyna Devices公司的FMM5715X作为功率合成单元,FMM5715X是端口阻抗内匹配为50 Ω的多管合成功率单片。工作频率为57~64 GHz;工作温度范围:-45~+85℃,存储温度范围-55~+125℃;最大允许输入功率3 dBm;可单电源工作,在直流偏置3 V/150 mA条件下,60 GHz频率处典型性能P1 dB为16 dBm,饱和功率17 dBm,小信号增益17 dB。特性参数如图1所示。        1.3 合成网络设计   1.3.1 合成网络总体方案   在V波段,单管输出功率远远达不到功率输出需求,即使是采用多管合成的MMIC功率器件,单器件也满足不了技术指标。于是,采用多器件的功率合成技术是完成本项目的必然选择,目前比较成熟的功率合成技术是采用端口驻波较好的两路电桥,由多级级联实现多路合成。设计的放大器即采用基于波导低损耗传输线结构的两路二进制多级功率合成技术,该合成网络由两部分组成,功率驱动级和功率放大合成级,每部分包括3级二进制网络,由波导分支线电桥和波导-微带过渡组成。合成网络框图如图2所示。        8路功率分配时,每一级网络损耗计为0.3 dB,路径损耗计为0.5 dB;若要使得所有合成时功率器件饱和工作,FMM5715X输入功率应>2 dBm,计入以上损耗后,折算到功率分配网络输入端的功率为12.4 dBm,显然,驱动级由单路FMM5715X足以满足这—要求。   当合成网络中所有功率器件均处于饱和工作状态时,对单级损耗为0.3 dB,3级功率合成,由损耗引起的合成效率为80%;若计合成支路间最大幅度和相位不平衡程度分别为3 dB、30°,引起相应合成效率为90%;对8路功率合成,总的合成效率为             当器件饱和工作时,8路合成输出为17+7.07=24.07 dBm或255 mW,满足技术指标要求。电路各部分损耗为4 8 dB,整个合成放大器小信号增益约为29.2 dB。  

    时间:2020-09-09 关键词: 功率放大器 v波段 近距探测 毫米波

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