5G 系统的天线模块和网络组件

已创建：August 30, 2019
已更新：July 1, 2024

长期演进技术（LTE）的到来对发达经济体和新兴经济体的影响超过了任何其他单一技术，因为它的好处延伸到了所有类型的终端用户。随着智能手机的普及和通过LTE服务访问互联网的增加，移动行业在全球范围内推动了比以往任何时候都要多的新经济机会。在世界的大多数地区，特别是在新兴经济体中，移动是互联网接入的主要平台。

5G是移动网络的第五代，旨在满足来自无处不在的无线连接的巨大数据和连接需求增长。5G的部署旨在以下几个领域实现巨大改进：

系统容量：增强的移动宽带将处理不断增长的系统容量，目标是超过10Gbps的峰值，以及每个用户至少100Mbps。这将需要高频谱效率和6 GHz以上的新无线电（NR）通信。
超可靠低延迟通信：这将使需要几乎无延迟的任务关键型通信的新应用成为可能。目标是确保非常高的可靠性和可用性，同时极低的延迟（1毫秒或更少）。
极端密度：5G旨在容纳更多的物联网产品和其他低成本、低数据率的新兴市场，这些市场构成了大量新的LTE网络连接。

迈向毫米波通信

5G标准目前正在开发中。2018年，移动宽带标准倡议，即第三代合作伙伴计划（3GPP），发布了3GPP Release 15。这包括第一套完整的5G标准，包括一个独立的无线电系统规范，以及下一代核心网络。这一发布通过纳入毫米波（mmWave）频谱的操作、波束成形能力、更高的频谱效率波形、更低的延迟、多种调制方案和非正交多址接入，引入了新的射频复杂性级别。

香农-哈特利定理指出，数据链路的容量与其带宽成正比。因为毫米波带段目前拥有最宽的可实现带宽，它们允许大量数据被极其快速地传输。再结合5G中的载波聚合技术，你可以为终端用户提供更高的数据速率。一些挑战包括定向传输和需要更长寿命的电池以适应更大的功耗。

任何新的5G产品，特别是移动产品，都将需要一个或多个5G天线模块，以通过现有的4G和/或5G网络提供连接。5G的推出正在逐步进行。首先，3GPP决定将5G新无线电（NR）与现有的4G LTE环境相连。在这种情况下，4G LTE保持当前的实践状态，而5G NR则在6 GHz以下的频谱中同时部署。在克服波束成形和电池寿命周围的技术障碍之前，5G NR的使用案例可能会集中在固定无线应用的小型基站周围，其中需要靠近小型基站并且狭窄的焦点是必需的，以实现几十吉比特的数据速率。

高通QTM052天线模块

QTM052天线模块基于高通Snapdragon X50 5G调制解调器运行，是世界上首个为5G智能手机和其他移动设备设计的完全集成的毫米波RF解决方案，这些设备被设计为在毫米波频率上运行。QTM052模块包含一个5G NR收发器、电源管理IC、射频前端组件和相控阵天线。

在毫米波通信中已经存在传播、范围和方向性挑战。双向移动毫米波通信的波束成形、波束转向和波束跟踪将极大地提高毫米波信号的范围和覆盖：毫米波信号。QTM052中的小型相控阵天线设计最小化了支持5G设备内部毫米波所需的空间：

通过四个不同位置的毫米波模块提供的其他波束切换来克服阻塞的能力，得益于QTM052的小型尺寸和Snapdragon X50调制解调器的接口支持。

使用QTM052 5G天线模块的波束成形示例

Telit ENG3990251885

Telit LM960 (ENG3990251885)是首款专为企业级路由器和网络设备使用而设计的Gigabit-LTE移动数据产品。该产品支持最高1.2 Gbps的下载速度，覆盖23个频段。这款卡具有mini PCIe外形尺寸和合理的功耗要求（3.1至3.6 V），并配备USB 2.0/3.0和双SIM接口。如果您的新产品将支持第一响应者，该产品包括一个专门用于支持FirstNet的频段。

Telit LM960模块的外形尺寸，来自LM960数据手册

联发科MT6297 5G SoC

联发科MT6297 5G SoC基带平台芯片集成了该公司的Helio M70调制解调器，并支持2G/3G/4G/5G。它还提供了动态带宽切换，根据特定应用程序所需分配5G带宽，以提高50%的功率效率，为移动设备提供更长的电池寿命。MT6297基于全新的ARM Cortex-A77 CPU运行，并包括ARM Mali-G77 GPU，以5G速度（4K视频编解码60 fps，80MP分辨率）提供极快的流媒体和游戏体验。

值得注意的是，这款基带模块是世界上首款基于台积电7纳米生产工艺构建的5G SoC，与其他基带IC相比，提供了节能的紧凑型封装。该架构旨在支持移动人工智能应用。总体而言，这款基带平台在sub-6 GHz下提供4.7 Gbps的下载速度和2.5 Gbps的上传速度，使该产品成为新一代5G设备的理想选择，同时仍与2G-4G蜂窝网络兼容。