淺談面向點對點無線通信系統的微波毫米波無源天線及器件
2020-11-30 電子產品世界本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/259669.htm
背景Background
隨著近代無線電技術發展，無線通信系統在點對點信息傳輸中變的越來越為普遍。與電纜和光纖通信相比，微波通信有可移植性好、性價比高、投資回報快等眾多優點。在很多國家，它們已經成為電訊基站間光纖連接的替代產品，例如在美國、日本，眾多運營商85％以上的基站回程通信已經採用微波傳輸，在英國有的比例高達90％。從有線到無線的點對點解決方案日前在發展中國家例如印度也變的越來越為普遍。調查顯示全球微波天線年需求量以每年大概5％速度增長。不僅如此，商場、超市、公園等大眾場合的無線寬頻接入的需求也越來越普遍，小基站已經成為流行的解決方案，該類型通信系統的後端點對點解決方案有望採用毫米波頻段天線，這些給毫米波頻段的天線及外圍器件提供了市場前景。
本文談及的微波毫米波（下簡稱微波）產品主要是指工作在4～86GHz頻段的無源天線和器件。它們使通信系統在不需要電源模塊的情況下具備較高的動態範圍和實現寬帶模擬信道傳輸，屬於現代點對點無線通信系統中核心天饋部件。文章首先介紹微波天線和器件的相關術語，旨在交代核心指標與系統性能的關係；微波產品頻帶跨度大種類繁多，本文主要從不同角度闡術當前市場上微波天線和器件的類別以及在產品設計和選型時的一些技術關注點和特性。考慮到微波技術商用化時間短，在國內可以說是新興產業，很多公司都是在近10年內才配備較全面的微波毫米波測試設備，因此產品和技術依然不是很完善，本文將抽出一個章節淺談微波技術的未來產業發展之趨勢。
微波天線及器件基礎Fundamentals on Microwave Antennas and Components
了解任何產品首先需要了解這些產品的特性，不同的指標以及指標好壞如何影響產品的使用。對於點對點無線通信系統，產品的好壞影響系統的增益，效率，鏈路幹擾以及使用壽命。本章節分別從天線和器件角度解析部分常規術語以及它們與點對點無線通信系統的關係。
2.1天線常規術語General Terminologies for Antennas
表1列出了天線常規術語以及它們潛在影響的系統性能。天線作為把能量轉變為自由空間無線電磁能量的核心器件，其輻射特性是最關鍵的指標，圖1列出了用於描述
天線輻射特性的若干核心指標，除增益外，其中前後比和輻射包絡圖是點對點通信天線選型中最為關注的兩個指標。
表1微波天線常規術語及系統的關係
2.2器件常規術語General Terminologies for Components
表2列出了器件常規術語以及它們潛在影響的系統性能。其中差損和隔離往往是點對點微波器件選型中最為關注的兩個指標，當器件和天線級連之後，它們直接影響天饋系統的增益以及方向圖交叉極化等特性。
表2微波器件常規術語及系統的關係
2.3產品可靠性常規術語General Terminologies for Stabilities
我們將產品可靠性作為產品必不可少的一部分指標，表3列出了針對點對點通信中天線和器件相關的可靠性和環境適應性實驗術語，它們的好壞直接關係到通信系統的使用壽命或部件維護周期。
表3微波天線及器件產品可靠性常見術語
微波天線分類及選型Microwave Antennas Classifications
微波天線可以從多個角度分類，本文旨在從業界常規的如下五種分類方式展開分析。
3.1按照頻率及尺寸分類According to Frequency and Size
微波天線最常見也是普遍被業界認可的分類方式是頻段和天線大小，天線生產廠家也基本以此來定義各自的產品編碼（Product Number）。表4是通宇通訊股份有限公司產品頻段和尺寸對應表格（其中綠色，淺綠和紅色分別代表2011－2013不同年度發布的產品），表5是各個頻率的頻帶定義。值得提的是，雖然微波天線覆蓋4－86GHz，大口徑天線並非全頻段覆蓋，這主要是因為大口徑天線一般用於遠距離的微波傳輸，隨著頻率增高空間損耗變的難以體現大口徑高增益的優勢，另外頻率越高波束寬度越窄，太高頻率的大口徑天線也會使得鏈路對調成為問題。另外，傳統微波天線大概有10％左右的帶寬，近期通宇開始推出20％的寬頻天線，這是為何表5部分頻點含有窄頻和寬頻兩種規格。
表5微波天線頻率列表
3.2按照極化分類According to Polarization
極化是電磁場的一大特性，在通信信道中採用正交的極化信號使得在頻帶不變的情況下信道容量增倍。目前點對點微波系統按照極化分為單極化，雙極化和圓周極化三種，其中前兩種相對成熟，雙極化微波天線廣泛用於XPIC微波通信系統中。圖2－圖3分別是通宇公司生產的兩款單極化和雙極化微波天線產品。值得注意的是，雙極化產品可以認為是單極化產品和正交極化耦合器的組合產品。
3.3按照性能級別分類According to Level of Performance
根據天線方向圖保羅特性及2.1中描述的天線性能參數不同，不同國家制定了不同的標準用以描述微波天線級別和差異。其中最常見的是歐洲電信標準協會ETSI標準，美國聯邦通訊委員會FCC標準，巴西國家電信局ANATEL標準，澳大利亞通訊與媒體管理局ACMA標準，和加拿大工業部IC標準。業界中最為常用的是ETSI標準，它針對點對點天線輻射包絡圖的高低制定了Class1－Class4級別。目前市場上暢銷的點對點微波天線屬於Class 2－3級別，而Class 4天線具備更高的前後比及RPE要求，已經成為各大廠家積極開發的下一代產品。圖4－圖5是通宇通訊股份有限公司開發的Class3（簡稱C3）和Class4（簡稱C4）天線方向輻射圖測試結果。可以看出天線要滿足這些國際標準，首先要使得其方向圖曲線低於ETSI指定的C3和C4保羅線之上限。C4天線對比C3天線，它要求天線方向圖壓得更低，前後比更高，這使得在有限空間範圍內，用戶可以部署更多數量的微波天線。
相關焦點
-
毫米波的發展_毫米波通信優點及獨特作用
直至20世紀70年代，由於毫米波集成電路和毫米波固體器件的研製成功並獲得批量生產，使生產成本日趨下降，毫米波通信才猶如枯木逢春，蓬勃發展開來。可以預計，隨著科技的進步，毫米波通信必將呈現出廣闊的應用前景。 毫米波的傳播特性 通常毫米波頻段是指 30GHz～300GHz, 相應波長為 1mm～10mm。毫米波通信就是指以毫米波作為傳輸信息的載體而進行的通信。 -
毫米波是什麼,有哪些優點?
因此，毫米波通信是一種典型的具有高質量、恆定參數的無線傳輸信道的通信技術。 2、具有「大氣窗口」和「衰減峰」 「大氣窗口」是指 35GHz、45GHz、94GHz、140GHz、 220GHz 頻段, 在這些特殊頻段附近, 毫米波傳播受到的衰減較小。一般說來，「大氣窗口」頻段比較適用於點對點通信，已經被低空空地飛彈和地基雷達所採用。 -
環行器/隔離器在微波通信中的應用
作為通信系統可分為有線和無線兩大類，用無 線電波傳送的則為無線通信，而用長、中、短波的無線通信稱為普通無線通信；用微波進行通信手段的則稱為微波通信，它是現代無線通信的主力軍。而微波又分為分米波、釐米波和毫米波頻段，其信道頻帶寬度分別為幾MHz、幾十MHz和上千MHz。若一路電視廣播佔用4～8MHz的話，一部毫米波發射機可同時發送幾百套電視節目；若以一路電視所佔用頻寬為1500路電話的頻帶寬度來計算的話，則毫米波通信系統可同時傳送幾十萬路電話。可見微波通信的通信潛力十分巨大。 /隔離器器件則是極為重要的一大類高頻元器件。 -
無線通信系統的「皮姆粒子」,無源互調
打開APP 無線通信系統的「皮姆粒子」，無源互調 騰訊新聞 發表於 2020-03-23 13:51:49 這裡的「PIM」指的是Passive Intermodulation——無源互調，在無線通信系統中是一項非常關鍵的指標。聽起來似乎非常高大上，下文就為您做進一步闡述。 PIM無源互調，實質上是無線系統中的一種信號幹擾。PIM是幾乎所有無線網絡都存在的普遍問題，但是對於分布式天線系統（DAS）網絡和LTE網絡而言，卻是一個能夠造成極大破壞的重大問題。 -
劉志宏:面向5G應用的Si基GaN微波毫米波器件技術研究進展
本期，極智課堂邀請到西安電子科技大學教授、博導劉志宏帶來了題為「面向5G應用的Si基GaN微波毫米波器件技術研究進展」的精彩主題分享。5G基建及應用是2020年「新基建」六大方向之一，被列為中國製造2025計劃中十個重點發展行業的首位。5G是當前國際競爭的焦點，未來10－20年發展的基石，我國已完成5G移動通信的演示驗證， 2019年已經開始發放牌照，成為我國5G移動通信的商用元年。 -
與5G毫米波完美配合的大規模晶片級天線陣列技術:測試如何做?
首先，矢量網絡分析儀器是一種電磁波能量的測試設備，俗稱「射頻微波領域的萬用表」，能夠對單埠或多埠網絡進行幅值與相位等參數的測量，是天線與OTA測量系統中最常見的儀表之一。 其次，微波暗室是由吸波材料和金屬屏蔽體組建的封閉空間，形成一個屏蔽外界電磁幹擾的電磁環境。 -
微波通信入門,新人必讀!
到了50年代末，澳大利亞、英國、加拿大、法國、義大利和日本等國家，都在本國的主幹路由上安裝了微波接力通信系統。與此同時，模擬微波逐漸被淘汰，人類逐漸進入了數字微波通信時代。 數字微波通信，又分為PDH（準同步）和SDH（同步）兩個階段。相信之前看過小棗君傳輸網科普文章的同學，一定不會覺得陌生。 80年代後期至本世紀初，SDH在傳輸系統中佔據統治地位，微波通信技術發展非常迅速。 -
毫米波技術應用和發展
例如一個 12cm的天線，在9.4GHz時波束寬度為18度，而94GHz時波速寬度僅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目標或者更為清晰地觀察目標的細節。3）與雷射相比，毫米波的傳播受氣候的影響要小得多，可以認為具有全天候特性。4）和微波相比，毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系統更容易小型化。 由於毫米波的這些特點，加上在電子對抗中擴展頻段是取得成功的重要手段。 -
五分鐘看懂微波通信-虎嗅網
更準確一點，是「微波通信天線」。到了50年代末，澳大利亞、英國、加拿大、法國、義大利和日本等國家，都在本國的主幹路由上安裝了微波接力通信系統。數字微波通信，又分為PDH和SDH兩個階段。相信之前看過小棗君傳輸網科普文章的同學，一定不會覺得陌生。80年代後期至本世紀初，SDH在傳輸系統中佔據統治地位，微波通信技術發展非常迅速。目前微波通信技術也和有線通信技術一樣，進入了IP時代。 -
微波EDA 電磁仿真軟體大觀
它允許工程師定義頻率範圍材料特性參數的數量和根據用戶的需要自動產生關鍵的無源器件模式，該軟體範圍涵蓋了小至元器件大到系統級的設計和分析，尤其是其強大的仿真設計手段可在時域或頻域內實現對數字或模擬線性或非線性電路的綜合仿真分析與優化並可對設計結果進行成品率分析與優化。從而大大提高了複雜電路的設計效率使之成為設計人員的有效工具。 -
應用聲表面波技術的無線無源溫度傳感系統
當同一個換能器通過壓電效應將聲信號轉變成無線應答信號輸出後，我們就可以通過測量頻率變化得到溫度值，故聲表面波測溫器件為純無源器件。相比之下，諧振型在靈敏度、可靠性和無線檢測距離等指標方面優於延遲型，故在測溫系統中我們選擇了諧振型聲表面波傳感器。 -
都5G時代了,還不知道微波通信是啥?
1945年，美軍的微波通信設備1947年，著名的美國貝爾實驗室在紐約和波士頓之間，建立了世界上第一條模擬微波通信線路。到了50年代末，澳大利亞、英國、加拿大、法國、義大利和日本等國家，都在本國的主幹路由上安裝了微波接力通信系統。 -
無線雷射通信技術詳解
一、無線雷射通信的基本原理 無線雷射通信不是用光纖作為傳輸媒介，而是以大氣為媒質，通過雷射或光脈衝在太赫茲（THz）光譜範圍內傳送信息的通信系統；其傳送終端在原理上與光纖傳送終端十分相似，但由於用在接入系統，因而組成更為簡單。 -
5G毫米波頻譜劃分 毫米波終端技術測試方案分析
1、引言 隨著移動通信的迅猛發展，低頻段頻譜資源的開發已經非常成熟，剩餘的低頻段頻譜資源已經不能滿足5G時代10Gbps的峰值速率需求，因此未來5G系統需要在毫米波頻段上尋找可用的頻譜資源。 -
微波EDA電磁場仿真軟體評述
ADS軟體還提供了一種新的濾波器設計指導，可以使用智能化用戶界面來分析和綜合射頻/微波電路，並可對平面電路進行場分析和優化。它允許用戶定義頻率範圍、材料特性、參數的數量和根據用戶的需要自動產生關鍵的無源器件模型。該軟體範圍涵蓋了小至元器件晶片，大到系統級的設計和分析。 -
廣播百科 毫米波
超過從直流到微波全部帶寬的10倍。即使考慮大氣吸收，在大氣中傳播時只能使用四個主要窗口，但這四個窗口的總帶寬也可達135GHz，為微波以下各波段帶寬之和的5倍。這在頻率資源緊張的今天無疑極具吸引力。2、波束窄。在相同天線尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一個 12cm的天線，在9.4GHz時波束寬度為18度，而94GHz時波束寬度僅1.8度。 -
...微波信號發生器可滿足 5G 和衛星通信領域的寬帶毫米波應用的需求
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201902/398028.htm通過降低測試設置的複雜度並減少無線空口（OTA）測試環境下的路徑損耗，是德科技的新型 VXG 微波信號發生器可滿足 5G 和衛星通信中非常苛刻的寬帶毫米波（mmWave）應用的需求。 -
5G基站微波無源射頻器件廠商諾信博宣布完成億元B輪融資
打開APP 5G基站微波無源射頻器件廠商諾信博宣布完成億元B輪融資 獵雲網 發表於 2021-01-15 09:12:44 5G -
微波通信有多種優點,對許多專用通信更為重要
還有，用於研究原子能的粒子加速器，必須用頻率非常高的能源作動力，因而原子能的研究也是離不開微波的。由於微波的頻率非常高，通常無線電所用的電子器件、電路元件傳輸線和天線等幾乎都不能應用了，需要研製和採用一系列的微波器件、元件、波導管和微波天線等；通常分析電子電路的理論也不夠用了，還需要採用電磁場或電磁波的理論。以上情況說明，微波技術已發展成為無線電電子學中的一門新興學科和極重要的應用技術。 -
美國最大規模 5G 毫米波頻譜拍賣
下面筆者為大家做一下5G毫米波拍賣背後的技術解讀。毫米波何以成為5G時代的寵兒毫米波頻段是指30GHz～300GHz，相應波長為1mm～10mm。毫米波通信就是指以毫米波作為傳輸信息的載體而進行的通信。毫米波頻譜的拍賣，其實就是拍賣毫米波頻譜的 使用權。