5G无线设计：相控阵天线技术

尽管5G技术的市场和媒体宣传不断增多，但有一个心照不宣的事实：当前5G面临的技术性挑战还很多。5G的初始行业标准在2018年本年度得到批准，在5G正式投入主流商业应用之前，仍有许多监管问题和无数技术挑战有待解决。

尽管面临着艰巨的挑战，但5G技术潜在的效益巨大，是所有与之相关的行业企业都争相追逐的焦点。改善手机连接性只是冰山一角，5G对交通、工业和娱乐应用等领域都将产生重要的影响。在行业研究公司IHS Markit发布的最新白皮书中，5G被誉为将移动技术引入通用技术(GPT)领域的催化剂，通用技术彻底改变了社会，例如印刷机、蒸汽机和电力。

受5G影响的市场和应用概述（上面的图片由Nokia提供）

MIMO与大规模MIMO

要实现5G的前景，需要在基站的建设方式上做出重大创新。目前，主要依靠多输入多输出（即MIMO）天线配置来成倍增加无线基站天线链路的容量。这些天线能够将信号强度集中到较小的空间区域，通过将信号准确导向所需位置来提高总体效率和吞吐量。通过添加额外的天线，可提高这种波束成形能力。

传统基站可容纳两根到八根天线，而5G基站需要在“大规模MIMO”配置中排列64到数百根天线，以便提供必要的数据速率。这种相控阵天线设计包括一个有源相控阵（AESA），能够以电子方式操纵信号，其精度显著高于MIMO如今可以支持的波束成形精度。

高性能、低成本的有源天线

就大规模MIMO 5G系统的架构和装配而言，它们与专用于军用和民用空中交通管制和天气系统跟踪应用的新一代多功能相控阵雷达(MPAR)有源天线系统具有很多相近之处。通常我们不会将这类雷达系统与5G等成本敏感型商业应用相关联，MPAR技术利用设计和制造效率极大降低了最终系统的成本。

第一代MPAR系统在由成百上千个有源天线组成的平面配置中采用了可缩微平面阵列(SPAR™)片。通信半导体MACOM和麻省理工学院林肯实验室合作开发的SPAR片技术凭借高度集成的天线子系统以及大规模商业级封装和制造技术，提供了成本敏感型的全新相控阵雷达系统开发方法。

片式AESA为新一代高性能灵敏型雷达系统奠定了基础，此系统可快速构建、灵活定制和扩展，支持在各种应用中部署，成本比传统缝隙阵列架构低5倍。MPAR等相控阵技术的持续创新有助于充分实现5G技术的前景，助力基站OEM简化设计和制造流程，加快5G技术的上市速度。

关于MACOM
MACOM是一家新生代半导体器件公司，集高速增长、多元化和高盈利能力等特性于一身。公司通过为光学、无线和卫星网络提供突破性半导体技术来满足社会对信息的无止境需求，从而实现全面连通且更具安全性的互联网络。

如今，推动着各种基础设施的建设，让数百万人在生活中每时每刻都能方便地沟通、交易、旅行、获取信息和参与娱乐活动。我们的技术提高了移动互联网的速度和覆盖率，让光纤网络得以向企业、家庭和数据中心传输以前无法想象的巨大通信量。

MACOM技术支持下一代雷达，可用于空中交通管制和天气预报，并有助于现代网络战场上的任务取得成功，从而保卫我们所有人的安全。同时作为世界领先通信基础设施、航空航天与国防公司的首选合作伙伴，借助其顶尖团队和丰富的射频、微波、毫米波和光波半导体产品，可帮助这些公司解决网络容量、信号覆盖、能源效率和现场可靠性等领域内的最复杂挑战。

作为半导体行业的支柱型企业，在60多年的蓬勃发展历程中，敢于采用大胆的技术手段，为客户提供真正的竞争优势并为投资者带来卓越的价值，致力于构筑更加美好的世界。MACOM总部位于美国马萨诸塞州洛厄尔，已通过ISO9001国际质量标准和ISO14001环境管理标准的认证，在北美、欧洲、亚洲和澳大利亚设立了多个设计中心和销售办事处。

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