面向5G通讯基站的天线解决方案

根据第五代 (5G) 移动通讯体系的服务现已开端，除了只需数秒就可以下载电影的“超快速度和大容量”之外，其还具有“多个并发衔接”和“超低推迟”的特色。TDK 方案供给低温共烧陶瓷封装天线 (LTCC AiP)¹ 设备，此类设备将成为 5G 多天线的要害元件，在小型蜂窝基站中发挥重要作用。

跟着万物互连的 IoT/IoE 社会的呈现，人们的关注点逐步转向作为要害基础设施元素的 5G 通讯，并猜测该商场将会得到快速增长。尽管 5G 相关产品的商场仅仅初具雏形，但在 2023 年，全球商场价值估计将到达 380 亿美元。与小型蜂窝基站相关的产品与服务估计将占到该总价值的 70% 左右。（Fuji Chimera Research Institute, Inc.《完成 5G/高速大容量通讯的核心技能未来展望》，2018 年）

之所以会完成快速增长，原因在于 5G 通讯运用的是毫米波²，所以每个 5G 基站仅包含有限的区域。因而，5G 通讯网络装备的特色是具有很多小型蜂窝基站，这些基站在开始装置时将掩盖经过传统通讯基站供给掩盖规模的每个宏基站。此外，由于毫米波简单被物体屏蔽，因而在火车站、购物商场和体育馆等地址需求装置更多的小型蜂窝基站。

5G 通讯的特色

o    超快速度/大容量 –

通讯速度比 4G 快 10 倍。即使是一部高清电影也可在数秒内下载结束。

o    多个并发衔接 –

每 km2 可衔接100 万个终端，不会呈现通讯推迟。

o    超低推迟 –

通讯推迟是 4G 的十分之一（约 1 毫秒）。估计将应用于无人驾驶和长途手术范畴。

全球 5G 基站商场

Fuji Chimera Research Institute, Inc.，《完成 5G/高速大容量通讯的核心技能未来展望》，2018 年

集成多个天线元件的多天线在小型蜂窝基站中发挥着重要的作用。5G 通讯的要害技能是波束构成³，该技能将无线电波转换为波束，然后将波束传输到每个终端。例如，在体育场举办的体育赛事中，该技能可将各个视点的运动员动作传输至很多观众终端，实时同步播送多场竞赛，并供给增强实际观众服务。该技能将完成全新的赛事欣赏办法。

在波束构成过程中，经过操控从多天线的天线元件辐射出的信号相位，将无线电波转换为波束。因而，集成多个天线元件的阵列天线逐步开展成了多天线。由于带通滤波器 (BPF) 和集成电路 (IC) 也衔接至阵列天线，所以这些天线需求外形细巧且纤薄，并保证整个体系的高档功用。

5G 通讯中的波束构成

外形更细巧、更纤薄的复合设备为 5G 供给多天线解决方案

TDK 运用多年来累积的独有 LTCC 技能为 5G 小型蜂窝基站开发了将天线元件与 BPF 集成到 LTCC 多层基板中的“LTCC AiP 设备”。该设备的一个要害特色是在天线层采用了新开发的低介电资料，因而即使是在毫米波段也能取得高增益。其他优势包含超卓的环境适应能力和散热作用以及规划和评价自由度，该设备为 5G 通讯基站多天线供给超卓功能。

LTCC 技能是为出产高频元件等而开发的结构办法。为在相对低温下（大约 900°C）烧结而开发的陶瓷板材经过多层限制，可完成低温烧结，金属导体微观布线途径在介电陶瓷板上构成，导体图画使其可以充任电感器或电容器。由于用于电容器层和电感器层的片材资料不同，所以需求高档共烧技能。关于不同资料的此类共烧，TDK 首先提出一种高档 LTCC 结构办法，并已完成了用于移动通讯终端的高频过滤器和前端模块的商业化。

LTCC 设备的分层结构

由多个元件（如电容器和电感器）组成的电路在介电板材上印刷和积层。与在印刷基板上高密度装置元件比较，这可节约更多的空间。

在万物经过互联网衔接的 IoT/IoE 社会中，5G 通讯网络估计将成为通讯基础设施中不可或缺的一部分。TDK 将继续供给各种支撑 5G 通讯网络的产品和技能服务，包含用于通讯电路、感应、噪声按捺和电池的产品与服务。

支撑 5G 通讯的 TDK 产品

·         通讯电路

射频组件和模块: 为 5G 通讯的安稳无线电波传输做出奉献。

·         通讯电路

用于NFC 电路的电感器: 将近场无线通讯 (NFC) 融入 5G 终端。

·         通讯电路

射频电感器: 削减信号丢失，提高高频 (RF) 电路的功能。

·         感应

MEMS 运动传感器 : 用于检测各种动作的传感器。也应用于 5G 终端。

·         感应

TMR 磁传感器 : 应用了 HDD 磁头技能的高度活络磁传感器。

·         噪声按捺

噪声按捺片 : 一种磁片，可防止因辐射噪声引起的设备毛病。

·         电池

聚合物锂离子电池 : 高效的蓄电池。估计也将在 5G 终端中发挥积极作用。

LTCC AiP 设备

LTCC AiP 设备是一种复合设备，其将 4 x 4 天线元件、BPF 和其他电路集成到 LTCC 多层基板中。经过运用低介电 LTCC 资料，可在毫米波段完成杰出的低损耗功能。该产品十分合适用于 5G 通讯基站的阵列天线。

术语

1.       低温共烧陶瓷 (LTCC) 是一种模块技能，用于在介电板材（运用氧化铝作为基底的玻璃陶瓷）上印刷和分层由多个元件（如电容器和电感器）组成的电路。与在印刷基板上高密度装置元件比较，可节约更多的空间。

2.       毫米波是指 1-10 mm 的波长。与微波相似，它们遵从十分垂直的途径，特色是可以传输海量信息。由于毫米波比低频波更少运用，由于仍处于研制阶段。

3.       波束构成技能经过操控从多天线的天线元件辐射的信号相位并将其现场传输到很多独自的终端，将无线电波作为高指向性波束进行远距离传输。