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2021-03-29 20:50 |
大規(guī)模集成相控陣 解決毫米波傳播距離短難題
毫米波頻段因帶寬資源豐富，正逐步成為寬帶衛(wèi)星通信、5G乃至未來6G移動通信發(fā)展的“黃金頻段”。但毫米波的無線傳輸距離短，是制約其應用的短板。而集成相控陣則是解決毫米波無線通信傳播距離受限的關鍵技術之一。 lil1$K: i
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傳統(tǒng)的毫米波相控陣通�；诨衔锇雽w芯片加以實現(xiàn)，由于制作成本高昂, 極大地限制了其應用范圍。6年來，東南大學移動通信國家重點實驗室教授尤肖虎、趙滌燹等學者，聯(lián)合網(wǎng)絡通信與安全紫金山實驗室以及天銳星通科技有限公司持續(xù)攻關，突破了互補金屬氧化物半導體（CMOS）器件固有瓶頸，成功研制出Ka頻段毫米波CMOS相控陣芯片，并探索出基于高密度混壓PCB工藝的大規(guī)模集成相控陣解決方案，具有超高集成度、超低成本等特點。 'cJHOd
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近期，2020年度“中國高等學校十大科技進展”揭曉，“CMOS毫米波芯片與大規(guī)模集成相控陣”研究項目入選。 I?@9;0R
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用相控陣可延長毫米波傳輸距離 .0;Z:x_3
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毫米波，一般指頻率在30GHz到300GHz這段范圍內的無線電頻譜，跟傳統(tǒng)的移動通信無線頻譜相比，頻率要高得多。毫米波的波長在1毫米到10毫米之間，這也是“毫米波”名稱的由來。 1i :l
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“毫米波的帶寬非常寬，這相當于在高速公路的車道被拓寬了好幾倍，所以能承載的信息傳輸量更大。但毫米波的一大瓶頸就是波長短，更容易被大氣、水吸收，也容易被建筑物遮擋，所以傳播距離短。能否解決這個問題，是決定毫米波能否用于5G以及衛(wèi)星通信的關鍵點之一。”尤肖虎介紹，為破解這個難題，科研團隊從兩個技術方向攻堅克難。 I:[^><?E
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大規(guī)模的相控陣便是解決毫米波無線傳播距離受限的核心關鍵技術。相控陣是一個電磁波接收發(fā)射系統(tǒng)，電磁波的頻率越高、波長越短，其天線單元也就越小，在同樣的面積下就可以容納更多的天線。天線一多，密密麻麻地排成一個方陣，就組成了天線陣列。 d4F3!*@ (
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尤肖虎解釋：“一般來說，電波是呈球面狀傳播的，所以信號傳輸能量相對分散。而使用相控陣，可以讓信號沿著某個方向集中傳播，將能量集中在相對統(tǒng)一的方向上，從而延長傳播距離，就像手電筒一樣對準目標精確覆蓋，傳輸距離就可以從幾米、幾十米，延長至3萬公里甚至更遠，能用于移動通信以及更遠距離的衛(wèi)星移動通信�！� WPiQ+(pt
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同時科研團隊還努力嘗試解決信號輻射遮擋問題，“例如，可以部署多個分布式的毫米波相控陣基站前端，這樣在任意位置，都至少會有一個毫米波基站前端能與用戶手機連接，既解決了傳輸距離的問題，又解決了信號遮擋問題，同時能夠實現(xiàn)大流量傳輸。”尤肖虎說。 ?n9gqwO
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巧妙設計破解CMOS工藝難題 7 7"'?
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