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2020/8/5
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ºÁÃײ¨¼¼Êõ¼°Ó¦Óøſö

2018-6-5 10:50:42µã»÷£º
 

ºÁÃײ¨¼¼Êõ¼°Ó¦Óøſö

Ëæ×ŶԵç´Å²¨Æ×µÄ²»¶Ï̽Ë÷, ÈËÀà¶Ôµç×ÓѧºÍ¹âѧ»ñµÃÁ˳ä·ÖµÄÈÏʶ, ²¢ÇÒͨ¹ý¶Ôµç×ÓѧºÍ¹âѧµÄÑо¿, Ñз¢Á˸÷ÖÖÆ÷¼þ, ÐγÉÁËÁ½´ó½ÏΪ³ÉÊìµÄÑо¿ºÍÓ¦Óü¼Êõ. Ò»ÊÇ΢²¨ºÁÃײ¨¼¼Êõ, ÔÚÀ×´ï¡¢ÉäµçÌìÎÄ¡¢Í¨ÐÅ¡¢³ÉÏñ¡¢µ¼º½µÈÁìÓòµÃµ½Á˹㷺µÄÓ¦ÓÃ, ÁíÒ»¸öÊǹâѧ¼¼Êõ, ÆäÓ¦ÓÃÒÑÉøÍ¸µ½ÈËÃÇÈÕ³£Éú»îµÄ·½·½ÃæÃæ. È»¶øºÁÃײ¨ºÍ¹âƵ¶ÎÖ®¼ä, »¹´æÔÚ×ŷḻµÄδ±»³ä·Ö¿ª·¢µÄƵÆ××ÊÔ´, Ò²¾ÍÊÇÌ«ºÕ×ÈÆµ¶Î. ´«Í³ÉÏ, ΢²¨Æµ¶Î¶¨ÒåΪ300 MHz-26.5 GHz, ºÁÃײ¨Æµ¶ÎΪ26.5-300 GHz, ¶øÌ«ºÕ×ÈÆµ¶ÎΪ300-10000 GHz (10 THz). ÏÖÔڱȽÏÁ÷ÐеÄÒ»ÖÖ˵·¨ÊÇ, 0.3-30 GHz Ϊ΢²¨Æµ¶Î, 30-300 GHz ΪºÁÃײ¨Æµ¶Î, Ò²ÓÐÈ˽«0.1-10 THz ³Æ×÷Ì«ºÕ×ÈÆµ¶Î.

ÓÉÓÚºÁÃײ¨Æ÷¼þµÄ³É±¾½Ï¸ß, ֮ǰÖ÷ÒªÓ¦ÓÃÓÚ¾üÊÂ. È»¶øËæ×ŸßËÙ¿í´øÎÞÏßͨÐÅ¡¢Æû³µ¸¨Öú¼ÝÊ»¡¢°²¼ì¡¢Ò½Ñ§¼ì²âµÈÓ¦ÓÃÁìÓòµÄ¿ìËÙ·¢Õ¹, ½üÄêÀ´ºÁÃײ¨ÔÚÃñÓÃÁìÓòÒ²µÃµ½Á˹㷺µÄÑо¿ºÍÓ¦ÓÃ. Ŀǰ,6 GHz ÒÔϵĻƽðͨÐÅÆµ¶Î, ÒѾ­ºÜÄѵõ½½Ï¿íµÄÁ¬ÐøÆµÆ×, ÑÏÖØÖÆÔ¼ÁËͨÐŲúÒµµÄ·¢Õ¹. Ïà±ÈÖ®ÏÂ,ºÁÃײ¨Æµ¶ÎÈ´ÈÔÓдóÁ¿Ç±ÔÚµÄδ±»³ä·ÖÀûÓÃµÄÆµÆ××ÊÔ´. Òò´Ë, ºÁÃײ¨³ÉΪµÚ5 ´úÒÆ¶¯Í¨ÐŵÄÑо¿Èȵã. 2015 ÄêÔÚWRC2015 ´ó»áÉÏÈ·¶¨Á˵Ú5 ´úÒÆ¶¯Í¨ÐÅÑо¿±¸Ñ¡Æµ¶Î: 24.25-27.5 GHz¡¢37-40.5GHz¡¢42.5-43.5 GHz¡¢45.5-47 GHz¡¢47.2-50.2 GHz¡¢50.4-52.6 GHz¡¢66-76 GHz ºÍ81-86 GHz, ÆäÖÐ31.8-33.4 GHz¡¢40.5-42.5 GHz ºÍ47-47.2 GHz ÔÚÂú×ãÌØ¶¨Ê¹ÓÃÌõ¼þÏÂÔÊÐí×÷ΪÔöѡƵ¶Î. ¸÷ÖÖºÁÃײ¨µÄÆ÷¼þ¡¢Ð¾Æ¬ÒÔ¼°Ó¦Óö¼ÔÚÈç»ðÈçݱµÄ¿ª·¢×Å. Ïà¶ÔÓÚ΢²¨Æµ¶Î, ºÁÃײ¨ÓÐÆä×ÔÉíµÄÌØµã. Ê×ÏÈ, ºÁÃײ¨¾ßÓиü¶ÌµÄ¹¤×÷²¨³¤, ¿ÉÒÔÓÐЧ¼õСÆ÷¼þ¼°ÏµÍ³µÄ³ß´ç; Æä´Î, ºÁÃײ¨ÓÐ×ŷḻµÄƵÆ××ÊÔ´,¿ÉÒÔʤÈÎδÀ´³¬¸ßËÙͨÐŵÄÐèÇó. ´ËÍâ, ÓÉÓÚ²¨³¤¶Ì, ºÁÃײ¨ÓÃÔÚÀ×´ï¡¢³ÉÏñµÈ·½ÃæÓÐןü¸ßµÄ·Ö±æÂÊ. µ½Ä¿Ç°ÎªÖ¹, ÈËÃǶԺÁÃײ¨ÒÑ¿ªÕ¹ÁË´óÁ¿µÄÑо¿, ¸÷ÖÖºÁÃײ¨ÏµÍ³Òѵõ½¹ã·ºµÄÓ¦ÓÃ. Ëæ×ŵÚ5 ´úÒÆ¶¯Í¨ÐÅ¡¢Æû³µ×Ô¶¯¼ÝÊ»¡¢°²¼ìµÈÃñÓü¼ÊõµÄ¿ìËÙ·¢Õ¹, ºÁÃײ¨½«±»¹ã·ºÓ¦ÓÃÓÚÈËÃÇÈÕ³£Éú»îµÄ·½·½ÃæÃæ.

ºÁÃײ¨¼¼Êõ

1¡¢ºÁÃײ¨Ð¾Æ¬

´«Í³µÄºÁÃײ¨µ¥Æ¬¼¯³Éµç·Ö÷Òª²ÉÓû¯ºÏÎï°ëµ¼Ì幤ÒÕ, ÈçÉ黯ïØ(GaAs)¡¢Á×»¯î÷(InP) µÈ, ÆäÔÚºÁÃײ¨Æµ¶Î¾ßÓÐÁ¼ºÃµÄÐÔÄÜ, ÊÇ¸ÃÆµ¶ÎµÄÖ÷Á÷¼¯³Éµç·¹¤ÒÕ. ÁíÒ»·½Ãæ, ½üÊ®¼¸ÄêÀ´¹è»ù(CMOS¡¢SiGeµÈ) ºÁÃײ¨ÑǺÁÃײ¨¼¯³Éµç·ҲȡµÃÁ˾޴ó½øÕ¹. ´ËÍâ, »ùÓÚµª»¯ïØ(GaN) ¹¤ÒյĴó¹¦ÂÊ¸ßÆµÆ÷¼þҲѸËÙÍØÕ¹ÖÁºÁÃײ¨Æµ¶Î. ÏÂÃæ½«·Ö±ð½øÐÐÏÈÈÝ.

1.1 GaAs ºÍInP ºÁÃײ¨Ð¾Æ¬

½üÊ®¼¸ÄêÀ´, GaAs ºÍInP ¹¤ÒÕºÍÆ÷¼þµÃµ½Á˳¤×ãµÄ½ø²½. »ùÓÚ¸ÃÀ๤ÒյĺÁÃײ¨Æ÷¼þÀàÐÍÖ÷ÒªÓиߵç×ÓÇ¨ÒÆÂʾ§Ìå¹Ü(HEMT)¡¢¸ÄÐԸߵç×ÓÇ¨ÒÆÂʾ§Ìå¹Ü(mHEMT) ºÍÒìÖʽáË«¼«ÐÔ¾§Ìå¹Ü(HBT)µÈ. ĿǰGaAs ¡¢mHEMT¡¢InP¡¢ HEMT ºÍInP HBT µÄ½ØÖ¹ÆµÂÊ(ft) ¾ù³¬¹ý500 GHz, ×î´óÕñµ´ÆµÂÊ(fmax) ¾ù³¬¹ý1THz. 2015 ÄêÃÀ¹úNorthrop Grumman ÆóÒµ±¨µÀÁ˹¤×÷ÓÚ0.85 THz µÄInP HEMT·Å´óÆ÷£¬ 2013 ÄêÃÀ¹úTeledyne ÆóÒµÓë¼ÓÖÝÀí¹¤´óѧÅçÆøÍÆ½øÊµÑéÊÒ±¨µÀÁ˹¤×÷ÖÁ0.67 THz µÄInP HBT ·Å´óÆ÷, 2012 ÄêºÍ2014 ÄêµÂ¹ú¸¥ÀÊ»ô·òÓ¦ÓùÌÌåÎïÀíÑо¿Ëù±¨µÀÁ˹¤×÷ƵÂʳ¬¹ý0.6 THz µÄmHEMT ·Å´óÆ÷¡£

1.2 GaN ºÁÃײ¨Ð¾Æ¬

GaN ×÷ΪµÚ3 ´ú¿í½û´ø»¯ºÏÎï°ëµ¼Ìå, ¾ßÓдóµÄ½û´ø¿í¶È¡¢¸ßµÄµç×ÓÇ¨ÒÆÂʺͻ÷´©³¡Ç¿µÈÓŵã,Æ÷¼þ¹¦ÂÊÃܶÈÊÇGaAs ¹¦ÂÊÃܶȵÄ5 ±¶ÒÔÉÏ, ¿ÉÏÔÖøµØÌáÉýÊä³ö¹¦ÂÊ, ¼õСÌå»ýºÍ³É±¾. Ëæ×Å20 ÊÀ¼Í90 Äê´úGaN ²ÄÁÏÖÆ±¸¼¼ÊõµÄÖð½¥³ÉÊì, GaN Æ÷¼þºÍµç·ÒѳÉΪ»¯ºÏÎï°ëµ¼Ìåµç·ÑÐÖÆÁìÓòµÄÈȵ㷽Ïò, ÃÀ¹ú¡¢ÈÕ±¾¡¢Å·Ö޵ȹú¼Ò½«GaN ×÷Ϊ΢²¨ºÁÃײ¨Æ÷¼þºÍµç·µÄ·¢Õ¹Öصã. ½üÊ®ÄêÀ´, GaN µÄµÍ³É±¾³Äµ×²ÄÁÏ̼»¯¹è(SiC) Ò²Öð½¥³ÉÊì, Æä¾§¸ñ½á¹¹ÓëGaN ÏàÆ¥Å䣬µ¼ÈÈÐԺ㬠´ó´ó¼Ó¿ìÁËGaN Æ÷¼þºÍµç·µÄ·¢Õ¹. ½üÄêÀ´GaN ¹¦ÂÊÆ÷¼þÔÚºÁÃײ¨ÁìÓò·ÉËÙ·¢Õ¹, ÈÕ±¾Eudyna ÆóÒµ±¨µÀÁË0.15 m Õ¤³¤µÄÆ÷¼þ, ÔÚ30 GHz ¹¦ÂÊÊä³öÃܶȴï13.7 W/mm. ÃÀ¹úHRL ±¨µÀÁ˶à¿îE²¨¶Î¡¢W ²¨¶ÎÓëG ²¨¶ÎµÄGaN »ùÆ÷¼þ, W ²¨¶Î¹¦ÂÊÃܶȳ¬¹ý2 W/mm, ÔÚ180 GHz ÉϹ¦ÂÊÃܶȴﵽ296 mW/mm.¹úÄÚÔÚ΢²¨Æµ¶ÎµÄGaN ¹¦ÂÊÆ÷¼þÒÑ»ù±¾³ÉÊ죬µ½W ²¨¶ÎµÄGaN ¹¦ÂÊÆ÷¼þҲȡµÃ½øÕ¹. ÄϾ©µç×ÓÆ÷¼þÑо¿ËùÑÐÖÆµÄKa ²¨¶ÎGaN ¹¦ÂÊMMIC ÔÚ3436 GHz Ƶ´øÄÚÂö³åÊä³ö¹¦ÂÊ´ïµ½15W, ¸½¼ÓЧÂÊ30%, ¹¦ÂÊÔöÒæ´óÓÚ20 dB¡£

1.3 ¹è»ùºÁÃײ¨Ð¾Æ¬

¹è»ù¹¤ÒÕ´«Í³ÉÏÒÔÊý×Öµç·ӦÓÃΪÖ÷. Ëæ×ÅÉîÑÇ΢Ã׺ÍÄÉÃ×¹¤ÒյIJ»¶Ï·¢Õ¹, ¹è»ù¹¤ÒÕÌØÕ÷³ß´ç²»¶Ï¼õС, Õ¤³¤µÄËõ¶ÌÃÖ²¹Á˵ç×ÓÇ¨ÒÆÂʵIJ»×ã, ´Ó¶øÊ¹µÃ¾§Ìå¹ÜµÄ½ØÖ¹ÆµÂʺÍ×î´óÕñµ´ÆµÂʲ»¶ÏÌá¸ß, ÕâʹµÃ¹è¹¤ÒÕÔÚºÁÃײ¨ÉõÖÁÌ«ºÕ×ÈÆµ¶ÎµÄÓ¦ÓóÉΪ¿ÉÄÜ. ¹ú¼Ê°ëµ¼ÌåÀ¶Í¼Ð­»á(International Technology Roadmap for Semiconductors) Ô¤²âµ½2030 ÄêCMOS ¹¤ÒÕµÄÌØÕ÷³ß´ç½«¼õСµ½5 nm, ¶ø½ØÖ¹ÆµÂÊft ½«³¬¹ý700 GHz. µÂ¹úIHP Ñо¿ËùµÄSiGe ¹¤ÒÕ¾§Ìå¹ÜµÄ½ØÖ¹ÆµÂÊft ºÍ×î´óÕñµ´ÆµÂÊfmax¶¼ÒѾ­·Ö±ð´ïµ½ÁË300 GHz ºÍ500 GHz£¬ÏàÓ¦µÄ¹è»ù¹¤Òյ緹¤×÷ƵÂÊ¿ÉÀ©Õ¹µ½200 GHz ÒÔÉÏ¡£

ÓÉÓڹ蹤ÒÕÔڳɱ¾ºÍ¼¯³É¶È·½ÃæµÄ¾Þ´óÓÅÊÆ, ¹è»ùºÁÃײ¨ÑǺÁÃײ¨¼¯³Éµç·µÄÑо¿ÒѳÉΪµ±Ç°µÄÑо¿ÈȵãÖ®Ò». ÃÀ¹ú·ðÂÞÀï´ï´óѧÉè¼ÆÁË410 GHz CMOS Õñµ´Æ÷£¬¼ÓÄôó¶àÂ×¶à´óѧÑÐÖÆÁË»ùÓÚSiGe HBT ¹¤ÒÕµÄ170 GHz ·Å´óÆ÷¡¢160 GHz »ìƵÆ÷ºÍ»ùÓÚCMOS ¹¤ÒÕµÄ140 GHz ±äƵÆ÷£¬ÃÀ¹ú¼ÓÖÝ´óѧʥ°Å°ÅÀ­·ÖУµÈ»ùÓÚCMOS ¹¤ÒÕÑÐÖÆÁË150 GHz ·Å´óÆ÷µÈ£¬ÃÀ¹ú¿µÄζû´óѧ»ùÓÚCMOS ¹¤ÒÕÑÐÖÆÁË480 GHz ±¶ÆµÆ÷. ÔÚϵͳ¼¯³É·½Ãæ, ¼ÓÄôó¶àÂ×¶à´óѧÉè¼ÆÁË140 GHz CMOS½ÓÊÕ»úоƬºÍ165 GHz SiGe µÄƬÉÏÊÕ·¢ÏµÍ³, ÃÀ¹ú¼ÓÖÝ´óѧ°Ø¿ËÀ³·ÖУÊ״ν«60 GHz Ƶ¶Î¹è»ùÄ£ÄâÊÕ·¢µç·ÓëÊý×Ö»ù´ø´¦Àíµç·¼¯³ÉÔÚÒ»¿éCMOS оƬÉÏ£¬ÐÂ¼ÓÆÂ΢µç×ÓÑо¿ÔºÒ²ÊµÏÖÁ˰üÀ¨ÔÚÆ¬ÌìÏßµÄ60 GHz CMOS ÊÕ·¢ÐÅ»úоƬ£¬ÃÀ¹ú¼ÓÖÝ´óѧÂåÉ¼í¶·ÖУ±¨µÀÁË0.54 THz µÄƵÂÊ×ÛºÏÆ÷, µÂ¹úÎÚÅÁËþ¶û×ۺϴóѧÑÐÖÆÁË820 GHz ¹è»ùSiGe ÓÐÔ´³ÉÏñϵͳ, ¼ÓÖÝ´óѧ²®¿ËÀû·ÖУ²ÉÓÃSiGe ¹¤Òճɹ¦ÑÐÖÆÁË380 GHz µÄÀ×´ïϵͳ¡£ÈÕ±¾NICT µÈ»ùÓÚCMOS ¹¤ÒÕʵÏÖÁË300 GHzµÄÊÕ·¢Ð¾Æ¬²¢ÊµÏÖÁ˳¬¹ý10 Gbps µÄ´«ÊäËÙÂÊ, µ«ÓÉÓÚûÓй¦ÂÊ·Å´óºÍµÍÔëÉùµç·, Æä´«Êä¾àÀë·Ç³£¶Ì. ͨ¹ý²ÉÓùè»ù¼¼Êõ, °üº¬Êý×Öµç·ÔÚÄÚµÄËùÓеç·¾ù¿É¼¯³ÉÔÚµ¥Ò»Ð¾Æ¬ÉÏ, Òò´ËÓÐÍû´ó·ù¶È½µµÍºÁÃײ¨Í¨ÐÅϵͳµÄ³É±¾.

ÔÚºÁÃײ¨ÑǺÁÃײ¨¹è»ù¼¯³Éµç··½ÃæÎÒ¹ú´ó½Æð²½ÉÔÍí, µ«ÔÚ¹ú¼Ò973 ¼Æ»®¡¢863 ¼Æ»®ºÍ×ÔÈ»¿ÆÑ§»ù½ðµÈµÄÖ§³ÅÏÂ, ÒÑ¿ìËÙ¿ªÕ¹Ñо¿²¢È¡µÃ½øÕ¹. ¶«ÄÏ´óѧºÁÃײ¨¹ú¼ÒÖØµãʵÑéÊÒ»ùÓÚ90 nm CMOS ¹¤Òճɹ¦Éè¼ÆÁËQ¡¢V ºÍW Ƶ¶Î·Å´óÆ÷¡¢»ìƵÆ÷¡¢VCO µÈÆ÷¼þºÍW ²¨¶Î½ÓÊÕ»ú¡¢Q²¨¶Î¶àͨµÀÊÕ·¢ÐÅ»úµÈ, ÒÔ¼°µ½200 GHz µÄCMOS ±¶ÆµÆ÷ºÍµ½520 GHz µÄSiGe Õñµ´Æ÷µÈ¡£

2¡¢ºÁÃײ¨µçÕæ¿ÕÆ÷¼þ

ºÁÃײ¨¼¯³Éµç·¾ßÓÐÌå»ýС¡¢³É±¾µÍµÈºÜ¶àÓŵ㣬µ«¹¦ÂÊÊÜÏÞ. ΪÁË»ñµÃ¸ü¸ßµÄÊä³ö¹¦ÂÊ£¬ ¿ÉÒÔ²ÉÓõçÕæ¿ÕÆ÷¼þ, Èç¼ÓÄôóCPI ÆóÒµÑÐÖÆµÄËÙµ÷¹Ü(Klystron) ÔÚW ²¨¶ÎÉÏ»ñµÃÁ˳¬¹ý2000 W µÄÂö³åÊä³ö¹¦ÂÊ, ±±¾©Õæ¿Õµç×ÓÑо¿ËùÑÐÖÆµÄÐв¨¹Ü(TWT) ·Å´óÆ÷ÔÚW ²¨¶ÎµÄÂö³åÊä³ö¹¦Âʳ¬¹ýÁË100 W£¬µç×ӿƼ¼´óѧÔÚW ²¨¶ÎÉÏÒ²³É¹¦Éè¼ÆÁËTWT ¹¦ÂÊ·Å´óÆ÷, Öйú¿ÆÑ§ÔººÏ·ÊÎïÖÊ¿ÆÑ§Ñо¿ÔºÑÐÖÆµÄÞ’Ðý¹Ü(Gyrotron) ÔÚ140 GHz ÉÏ»ñµÃÁË0.9 MW µÄÂö³åÊä³ö¹¦ÂÊ£¬Óë¹úÍâˮƽÏ൱¡£

3¡¢ºÁÃײ¨Ó¦ÓÃ

½üÄêÀ´, ºÁÃײ¨Æ÷¼þÐÔÄܵIJ»¶ÏÌá¸ß, ³É±¾µÄ²»¶Ï½µµÍ, ÓÐÁ¦´Ù½øÁ˺ÁÃײ¨ÔÚ¸÷¸öÁìÓòµÄÓ¦ÓÃ. Ŀǰ»ùÓÚºÁÃײ¨Æµ¶ÎµÄÓ¦ÓÃÖ÷ÒªÌåÏÖÔÚºÁÃײ¨Í¨ÐÅ¡¢ºÁÃײ¨³ÉÏñ¼°ºÁÃײ¨À×´ïµÈ·½Ãæ.

3.1 ºÁÃײ¨Í¨ÐÅ

Ëæ×ÅÎÞÏßͨÐż¼ÊõµÄ·ÉËÙ·¢Õ¹, 6 GHz ÒÔÏ»ƽðͨÐÅÆµ¶ÎµÄƵÆ×ÒѾ­·Ç³£Óµ¼·, ºÜÄÑÂú×ãδÀ´ÎÞÏ߸ßËÙͨÐŵÄÐèÇó. È»¶ø, Óë´ËÏà·´µÄÊÇ, ÔÚºÁÃײ¨Æµ¶Î, ƵÆ××ÊÔ´·á¸»µ«ÈÔȻûÓеõ½³ä·ÖµÄ¿ª·¢ÀûÓÃ.

ÔÚÒÆ¶¯Í¨ÐÅ·½Ã棬̽Ë÷Á˺ÁÃײ¨Òƶ¯Í¨ÐÅϵͳ³¡¾°¡¢ÍøÂç½á¹¹¼°¿ÕÖнӿÚ. ÔÚĿǰ¿ªÕ¹µÄµÚ5 ´úÒÆ¶¯Í¨ÐÅ(5G) Ñо¿ÖÐ, ¼¸¸öºÁÃײ¨Æµ¶ÎÒѾ­³ÉΪ5G ºòѡƵ¶Î¡£ºÁÃײ¨¼¼Êõ½«»áÔÚ5GµÄ·¢Õ¹ÖÐÆðמÙ×ãÇáÖØµÄ×÷ÓÃ.

Ôڶ̾à¸ßËÙͨÐÅϵͳÖÐ, 60 GHz Ƶ¶ÎµÃµ½Á˹㷺µØÑо¿ºÍÓ¦ÓÃ. Å·ÖÞ¡¢ÃÀ¹ú¡¢¼ÓÄô󡢺«¹ú¡¢ÈÕ±¾¡¢°Ä´óÀûÑÇÒÔ¼°ÎÒ¹úÂ½Ðø¿ª·ÅÁËÕâһƵ¶ÎµÄÃâ·ÑƵÆ××ÊÔ´. 60 GHz Ƶ¶Î´¦ÓÚ´óÆøË¥¼õ·å, ËäÈ»²»ÊʺÏÔ¶¾àͨÐÅ, µ«¿ÉÓÃÓڶ̾àÀë´«Êä, ÇÒ²»»á¶ÔÖÜΧÔì³ÉÌ«¶à¸ÉÈÅ. ½üÄêÀ´, ÔÚ60 GHz Ƶ¶ÎÒÑ·¢Õ¹Á˸ßËÙGbps ͨÐÅ¡¢WirelessHD¡¢WiGig¡¢½ü³¡Í¨Ñ¶¡¢IEEE 802.11ad ¡¢IEEE802.15.3cµÈ¸÷ÖÖϵͳÓë±ê×¼¡£

¹úÄÚ¶«ÄÏ´óѧÌá³öÁ˹¤×÷ÔÚ45 GHz Ƶ¶ÎµÄ³¬¸ßËÙ½üÔ¶³ÌÎÞÏß´«Êä±ê×¼(Q-LINKPAN) £¬Æä¶Ì¾à²¿·ÖÒѳÉΪIEEE 802.11aj ¹ú¼Ê±ê×¼¡£ 45 GHz Ƶ¶ÎµÄ´óÆøË¥¼õСÓÚ1 dB/km, Òò´Ë²»½ö¿ÉÒÔÏñ60 GHz Ƶ¶ÎÒ»ÑùʵÏÖ¸ßËٶ̾ഫÊä, ͬʱҲÊÊÓÃÓÚÔ¶¾à´«Êä. ĿǰʵÑéϵͳÔÚ82 m µÄ´«Êä¾àÀëÉÏÒÑʵÏÖ2 Gbps µÄ´«ÊäËÙÂÊ, ²¢ÑÐÖÆÁËÏàÓ¦µÄÖ§³ÅGbps ´«ÊäµÄºÁÃײ¨Ð¾Æ¬¡£

ÎÀÐÇͨП²¸Ç·¶Î§¹ã£¬ÊDZ£ÕÏÆ«Ô¶µØÇøºÍº£ÉÏͨÐÅÒÔ¼°Ó¦¼±Í¨ÐŵÄÖØÒªÊֶΣ¬Ä¿Ç°Æä¹¤×÷Ƶ¶ÎÖ÷Òª¼¯ÖÐÔÚL¡¢S¡¢C¡¢Ku ¼°Ka ²¨¶Î. Ëæ×ÅÎÀÐÇͨÐÅÑо¿µÄ²»¶ÏÉîÈ룬ÒÑÔÚ³¢ÊÔ¸ü¸ßƵ¶Î. ÒòΪºÁÃײ¨Æµ¶Î¿ÉÒÔÌṩ¸ü¿íµÄ´ø¿í, Òò¶ø¿ÉʵÏÖ¸ü¸ßµÄͨÐÅËÙÂÊ. ´ËÍâ, µÍ¹¦ºÄ¡¢Ð¡Ìå»ý¡¢¿¹¸ÉÈÅÒÔ¼°½Ï¸ßµÄ¿Õ¼ä·Ö±æÂʶ¼ÊÇÆäÖµµÃÀûÓõÄÌØµã. ĿǰÎÀÐÇÓëµØÃæÍ¨ÐŵÄÖ÷ÒªÑо¿·½Ïò¼¯ÖÐÔÚÁ½¸ö´óÆøË¥¼õ½ÏСµÄ´°¿Ú£¬Q Ƶ¶ÎºÍW Ƶ¶Î£¬ ¶ø60 GHz Ƶ¶Î±»ÈÏΪÊÇʵÏÖÐǼäͨÐŵÄÖØÒªÆµ¶Î.

´ËÍâ, ºÁÃײ¨¹âÔØÎÞÏßͨÐÅ(RoF) ϵͳҲµÃµ½ÁËѸËٵķ¢Õ¹. ¹âÏ˾ßÓгɱ¾µÍ¡¢ÐŵÀ´ø¿í´ó¡¢ËðºÄС¡¢¿¹¸ÉÈÅÄÜÁ¦Ç¿µÈÓŵã, ³ÉΪÏÖ´úͨÐÅϵͳÖв»¿É»òȱµÄ²¿·Ö. ÕýÈçÉÏÎÄÌáµ½µÄ, ºÁÃײ¨¾ßÓд«ÊäÈÝÁ¿´ó¡¢Ìå»ýСµÈÓŵã, µ«Ò²Óпռ䴫ÊäËðºÄ´óµÈȱµã. ºÁÃײ¨RoF ϵͳ½áºÏÁ˺ÁÃײ¨ºÍ¹âÏËͨÐŵÄÓŵã, ÊÇʵÏÖ¿í´øºÁÃײ¨Í¨ÐÅÔ¶¾àÀë´«ÊäµÄÓÐЧÊÖ¶Î. ×Ô´Ó1990 Äê¹âÔØÎÞÏßͨÐŵĸÅÄî±»Ìá³öÖ®ºó£¬Õâ¸öÁìÓòĿǰÔÚºÁÃײ¨Æµ¶Î³ÉΪÁËÑо¿Èȵ㣬ºÜ¶àÑо¿Ð¡×éÔÚ²»Í¬µÄºÁÃײ¨Æµ¶Î½øÐÐÁËÑо¿, ±ÈÈç60 GHz ¡¢75-110 GHz¡¢120 GHz ¡¢220 GHz¡¢250 GHz µÈ.

3.2 ºÁÃײ¨³ÉÏñ

ÀûÓúÁÃײ¨´©Í¸ÐÔ¡¢°²È«ÐÔµÈÓŵã, ºÁÃײ¨³ÉÏñ¿ÉÓÐЧµØ¶Ô±»¼ì²âÎïÌå½øÐгÉÏñ, ÔÚ¹ú¼Ò°²È«¡¢»ú³¡°²¼ì¡¢´óÆøÒ£¸ÐµÈ·½ÃæµÃµ½Á˹㷺µÄÑо¿, ¸ù¾Ý³ÉÏñ»úÀí·ÖΪ±»¶¯Ê½³ÉÏñºÍÖ÷¶¯Ê½³ÉÏñ.ºÁÃײ¨±»¶¯Ê½³ÉÏñÊÇͨ¹ý̽²â±»²âÎï×ÔÉíµÄ·øÉäÄÜÁ¿, ²¢·Ö±æ²»Í¬ÎïÖÊ·øÉäÇ¿¶ÈµÄ²îÒìÀ´ÊµÏÖ³ÉÏñ. ±»¶¯Ê½³ÉÏñ´Ó»úÀíÉÏ¿´ÊÇÒ»ÖÖ°²È«µÄ³ÉÏñ·½Ê½, ²»»á¶Ô»·¾³Ôì³Éµç´Å¸ÉÈÅ, µ«¶ÔÐźű¾ÉíµÄÇ¿¶ÈÒÔ¼°½ÓÊÕ»úµÄÁéÃô¶ÈÒªÇó½Ï¸ß¡£¹úÄÚÍâ¶ÔºÁÃײ¨±»¶¯Ê½³ÉÏñ¼¼ÊõÒÑ¿ªÕ¹ÁË´óÁ¿µÄÑо¿¡£

ºÁÃײ¨Ö÷¶¯Ê½³ÉÏñÖ÷ÒªÊÇͨ¹ýºÁÃײ¨Ô´·¢ÉäÒ»¶¨Ç¿¶ÈµÄºÁÃײ¨ÐźÅ, ͨ¹ý½ÓÊÕ±»²âÎïµÄ·´É䲨£¬¼ì²â±»²âÄ¿±êÓë»·¾³µÄ²îÒ죬Ȼºó½øÐз´ÑݳÉÏñ. Ö÷¶¯Ê½³ÉÏñϵͳ¿ÉÒÔ¶Ô°üÀ¨ËÜÁϵȷǽðÊôÎïÌå½øÐмì²â, ÆäÊÜ»·¾³Ó°Ïì½ÏС, »ñµÃµÄÐÅÏ¢Á¿´ó, ¿ÉÒÔÓÐЧµØ½øÐÐÈýά³ÉÏñ. ³£ÓõÄÖ÷¶¯Ê½³ÉÏñϵͳÖ÷Òª°üÀ¨½¹Æ½Ãæ³ÉÏñÒÔ¼°ºÏ³É¿×¾¶³ÉÏñ¡£ºÁÃײ¨³ÉÏñϵͳÒÑÓ¦ÓÃÓÚ¹úÄÚÍâÐí¶à»ú³¡µÄ°²¼ì. ¹úÄÚÉϺ£Î¢ÏµÍ³ËùËïÏþçâÍŶÓÑз¢³É¹¦Á˺ÁÃײ¨³ÉÏñ°²¼ìϵͳ, µç×ӿƼ¼´óѧ·®ÓÂÍŶÓÑÐÖÆ³É¹¦Á˺ÁÃײ¨¶¯Ì¬³ÉÏñϵͳ¡£

3.3 ºÁÃײ¨À×´ï

ºÁÃײ¨À×´ï¾ßÓÐÆµ´ø¿í¡¢²¨³¤¶Ì¡¢²¨ÊøÕ­¡¢Ìå»ýС¡¢¹¦ºÄµÍºÍ´©Í¸ÐÔÇ¿µÈÌØµã. Ïà±ÈÓÚ¼¤¹âºìÍâ̽²â, Æä´©Í¸ÐÔÇ¿µÄÌØµã¿ÉÒÔ±£Ö¤À×´ïÄܹ»¹¤×÷ÔÚÎíÓêÑ©ÒÔ¼°É³³¾»·¾³ÖУ¬ÊÜÌìÆøµÄÓ°Ïì½ÏС¡£Ïà±ÈÓÚ΢²¨²¨¶ÎµÄÀ״ÀûÓúÁÃײ¨²¨³¤¶ÌµÄÌØµã¿ÉÒÔÓÐЧ¼õСϵͳÌå»ýºÍÖØÁ¿£¬²¢Ìá¸ß·Ö±æÂÊ. ÕâÐ©ÌØµãʹµÃºÁÃײ¨À×´ïÔÚÆû³µ·Àײ¡¢Ö±Éý»ú±ÜÕÏ¡¢ÔÆÌ½²â¡¢µ¼µ¯µ¼ÒýµÈ·½Ãæ¾ßÓÐÖØÒªµÄÓ¦ÓÃ.

΢²¨ºÁÃײ¨Æû³µ·ÀײÀ×´ïÖ÷Òª¼¯ÖÐÔÚ24 GHzºÍ77 GHz Ƶ¶ÎÉÏ, ÊÇδÀ´ÖÇÄܼÝÊ»»ò×Ô¶¯¼ÝÊ»µÄºËÐļ¼ÊõÖ®Ò». ÔÚÖ±Éý»úºÁÃײ¨·ÀײÀ×´ïµÄÑо¿ÉÏ, ÈËÃÇÌØ±ð¹Ø×¢ºÁÃײ¨À×´ï¶ÔµçÁ¦ÏߵȵÄ̽²âЧ¹û¡£

ºÁÃײ¨ÔÚ´óÆøÒ£¸Ð·½ÃæÒ²ÓкÜÖØÒªµÄÓ¦Óã¬ÆäÖдú±íÐÔµÄÓкÁÃײ¨ÔÆÀ×´ï. ºÁÃײ¨ÔÆÀ×´ïÖ÷ÒªÕë¶Ô½µË®ÔƽøÐÐ̽²â,£¬ÓÃÓÚ̽²âÔÆÄÚ²¿ºê¹ÛºÍ΢¹Û²ÎÊý,£¬·´Ó³´óÆøÈÈÁ¦¼°¶¯Á¦¹ý³Ì. ÓÉÓÚºÁÃײ¨²¨³¤¶Ì£¬ÔÚÔÆÌ½²âÖбíÏÖ³öºÜ¸ßµÄ²âÁ¿¾«¶ÈºÍ·Ö±æÂÊ, ¾ßÓд©Í¸º¬Ë®½Ï¶àµÄºñÔÆ²ãµÈÓÅÊÆ¡£ÄϾ©ÐÅÏ¢¹¤³Ì´óѧ¸ð¿¡ÏéÍŶÓÑÐÖÆÁËW ²¨¶ÎÔÆÀ×´ï, ±±¾©Àí¹¤´óѧÂÀê¿ÍŶÓÕýÔÚÑÐÖÆ94/340 GHz ˫Ƶ¶ÎÔÆÀ×´ï.

³ýÁËÃñÓÃ, ºÁÃײ¨À×´ïÔÚ¾üÊ·½ÃæÒ²ÓÐ×ŷdz£ÖØÒªµÄÓ¦ÓÃ, ±ÈÈçÔÚ¾«È·ÖƵ¼ÎäÆ÷ÖÐ, ºÁÃײ¨À×´ïµ¼ÒýÊÇÒ»ÏîºËÐļ¼Êõ, ÊÇÈ«ÌìºòʵʩĿ±ê¾«È·´ò»÷µÄÒ»ÖÖÓÐЧÊֶΡ£

ºÁÃײ¨ÁìÓòδÀ´Ñо¿·½ÏòÕ¹Íû

1¡¢´ó¹¦ÂʺÁÃײ¨¹Ì̬Դ¡£Õë¶Ô5G ͨÐÅ¡¢¿ÕÌìµØÒ»Ì廯ͨÐÅ¡¢¸ß·Ö±æÂÊÀ×´ïµÈÓ¦ÓÃÐèÇó, ·¢Õ¹GaAsºÍGaN ¹¤ÒÕ, ÌáÉýºÁÃײ¨¹Ì̬·Å´óÆ÷µÄÊä³ö¹¦ÂÊ, ̽Ë÷¸ßЧÂʹ¦ÂʺϳÉÔ­ÀíºÍʵÏÖ·½·¨.

2¡¢¸ß¹¦ÂʺÁÃײ¨µçÕæ¿ÕÆ÷¼þ¡£ºÁÃײ¨Ðв¨¹Ü(TWT)¡¢»ØÐý¹Ü(Gyrotron)¡¢ËÙµ÷¹Ü(Klystron)¡¢·µ²¨¹Ü(BWO) µÈ¸ß¹¦ÂÊ·Å´óÆ÷µÄÉè¼ÆÓëʵÏÖ, ÖØµãÊÇÌá¸ßÆä¿É¿¿ÐÔºÍÊÙÃü.

3¡¢ ºÁÃײ¨III/V ×嵥Ƭ¼¯³Éµç·¡£ Ñо¿GaAs¡¢InP µÈIII/V ×åºÁÃײ¨µ¥Æ¬¼¯³Éµç·, ¸ÄÉÆÊä³ö¹¦ÂʺÍÔëÉùÐÔÄÜÖ¸±ê, Ìá¸ßµç·¼¯³É¶È, ÒÔÂú×ãÎÒ¹úºÁÃײ¨¼¼ÊõµÄÓ¦ÓÃÐèÇó.

4¡¢ºÁÃײ¨¹è»ù¼¯³Éµç·.¡£¹è»ù(ÈçCMOS¡¢SiGe µÈ) ºÁÃײ¨¼¯³Éµç·ÔÚ¹¦ÂʺÍÔëÉùµÈÐÔÄÜÉϱÈIII/V×嵥Ƭ¼¯³Éµç·Ҫ²îһЩ, µ«¸ß¼¯³É¶È¡¢µÍ³É±¾µÈÌØÐÔ½«Ê¹µÃCMOS »òSiGe ¼¯³Éµç·ÔÚδÀ´ºÁÃײ¨Ó¦ÓÃÁìÓò·¢»ÓÔ½À´Ô½ÖØÒªµÄ×÷ÓÃ. Õë¶Ô5G ÎÞÏßͨÐÅ¡¢ÕóÁгÉÏñºÍÆû³µ·ÀײÀ×´ïµÈÓ¦ÓÃ, Ñо¿¸ß¼¯³É¶È¡¢¶àͨµÀºÁÃײ¨¹è»ùϵͳоƬµÄ¼Ü¹¹ºÍʵÏÖ·½·¨.

5¡¢ºÁÃײ¨²âÁ¿ÒÇÆ÷ÑÐÖÆ¡£Ä¿Ç°£¬ÎÒ¹úºÁÃײ¨²âÊÔÒÇÆ÷ÁìÓò»ù±¾Éϱ»Keysight ºÍR&S µÈ¹úÍâÆóҵ¢¶Ï, ¶ø²âÊÔÒDZíÓÖÊÇ·¢Õ¹¸÷ÖÖµç·ÓëϵͳµÄ»ù´¡¡£Òò´Ë, Òª¼ÓÇ¿ºÁÃײ¨²âÁ¿ÒÇÆ÷ÌØ±ðÊǸ߶˺ÁÃײ¨²âÁ¿ÒÇÆ÷µÄÑо¿Ó뿪·¢.

6¡¢ºÁÃײ¨Ó¦ÓÃϵͳ¡£Ì½Ë÷ºÁÃײ¨Ó¦ÓÃϵͳµÄÐÂÔ­Àí¡¢Ð¼ܹ¹¡¢ÐµÄʵÏÖ·½·¨, ¼°ÆäÔÚÀ×´ï¡¢ÖÆµ¼¡¢Í¨ÐÅ¡¢³ÉÏñºÍÆû³µ×Ô¶¯¼ÝÊ»µÈÁìÓòµÄ´´ÐÂÓ¦ÓÃ.

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