毫米波通讯的未来仰仗天线技术

毫米波通讯的未来仰仗天线技术
DIGITIMES企划 前言：在无线讯号占用频段越来越密集的情况下，0.3-30GHz的传统微波频段几乎已经被占用殆尽，在微波频段之上的30-300GHz，则越来越受到重视，能够提供较高的带宽与抗衰竭特性。不过毫米波技术普及化的最关键的核心，则为天线技术的持续发展。
本文：
目前主流的无线通信技术，例如WiFi、蓝牙，甚至AM、FM无线广播等，会占用30GHz以下的微波频段，加上UWB等技术受限，因此频段移动几乎已经确定是大势所趋，否则不但频段拥挤，未来传输速率也跟不上实际的需求，例如现今的无线局域网络传输Full HD规格的影片即已经开始力有未逮。
随着信息量高速增长，传递数据的流通量也将日益增加，造就了高频率高乘载无线通信市场的兴起；另外，因应60GHz以下的开放通讯频段已不敷使用，众多IC设计公司转向提供更高频段通讯的解决方案。
以物理上的定义，毫米波(millimeterwave)是介于微波与光波之间的电磁波，但通常毫米波频段是指30~300GHz，相应波长为1~10mm。毫米波本身为免授权、免付费、及未被大量采用的频段，换句话说，不需耗费申请时间及费用，即可取得使用频段。WirelessHD及IEEE802.15.3c皆属毫米波无线? 擏玮N，工作频段为60GHz。而各国所开放的毫米波频段略有不同，以日本而言为59~66GHz、北美/加拿大为57~64GHz、欧洲是57~66GHz、澳洲则为59.4~62.9GHz。
毫米波带宽大为最大优势
毫米波有一特征，就是传送的「直进性」特别好，当电波穿透障碍物时，会因反射现象而减弱讯号。但是60GHz电波直进方向展开的距离，若是与目前的2.4GHz无线网络? ?A仅有其五分之一，抗衰竭性佳。且在实际上，目前2.4GHz频带与微波炉有互相干扰的问题，但是毫米波目前则无。以实际特性比较，60GHz毫米波可用带宽7GHz左右，最高传送功率8000mW，最高原生数据传输速率达25000Mbits，远远领先目前802.11n规格的600Mbits。
这样的传输带宽，如果能够普及化，将可大幅消除目前无线网络实际传输达不到理论值的问题，而且能够追上目前影音多媒体的格式，例如以60GHz的毫米波传输，即使采用低阶调变方式，也能够确保3Gbps~5Gbps的传输速率。对于WirelessHD来说，使用这样的带宽就可以实现非压缩高画质视讯的传输，甚至可以取代HDMI的线缆，成为Wireless HDMI。

图说：高画质的影音，让数字装置让目前的无线传输已经开始力有未逮，毫米波传输则可以解决这个问题，然而天线是毫米波传输是否能实用化的关键。(刘家任)
毫米波发展仰赖天线技术
毫米波应用的优点相当多，不过要将其普及化，最关键的因素是天线，因为毫米波的直向性特别强，相对的，接收范围就相当狭小，因此天线的接收能力，就左右了毫米波普及的成败。
例如开发毫米= 传输技术相当投入的Intel即指出，在LOS(line of sight)条件下利用毫米波时，只要使用一般无指向性的天线即可。然而，在无线影像(Wireless Display)的应用中，且必需在NLOS(non line of sight)的环境下工作时，毫米波的波束形成(Beam forming)之类的天线技术就变得相当重要。
因此，目前的研发方向，最主要就是可实时调整的波束成形(Adaptive Beam Forming)与天线端的微数组天线(Micro Array Antenna)技术，来解决指向性与天线封装问题。而毫米波天线模块另一个成本高昂的原因，是过去只能采用费用高昂的硅锗(SiGe)或砷化镓(GaAs)制程制造，业者的研发方向也是努力突破此限制，并利用标准CMOS制程进行生产，达到低成本、小尺寸的要求，不过必须克服CMOS制程传播损耗较大的问题。
在实务上设计上，有厂商在平板天线(Patch Antenna)上，配置透镜天线(Lens Antenna)，利用放射角度拉大，避免障碍物的影响，即提高天线的增益，例如原本正负4度放射角度在20公尺的接受直径为2.8公尺，利用此技术将放射角度拉大到正负12度时，则接收范围的直径可以拉大到8公尺以上。
天线数组的研发，则是因为利= 60GHz毫米波的波长仅5mm的特性，将多个天线整合到单一封装内，形成天线数组，此种天线数组可以在毫米波遇到障碍物时，弹性的改变波束形状以避开障碍物。这种设计甚至可以将讯号IC与天线封装在同一个陶瓷封装里，由于两单元间的布线缩短，信号损耗小，占用的面积亦少。
故毫米波虽然看似前途相当光明，甚至被一致看好是下一代的重要无线传输基础，但是唯有天线技术突破与降低成本，才能让此一愿景真正的实现。

毫米波通讯最主要的问题是，电波衰减太大是最大的限制。

就针对短距离通信应用

真的 or 假的。

期待中，天线技术的发展

好，我要做毫米波天线去了~