毫米波通讯的未来仰仗天线技术
05-08
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。
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~
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