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            創盈電路板之解讀5G毫米波

            來源:未知 ?????作者:LISA ?????發布日期:2019-11-21?????

            鋁基板,pcb多層板,深圳線路板廠-創盈電路

            [導讀] 5G應用的關鍵頻段是毫米波,但是在6GHz以下需要連續的大帶寬來滿足5G系統需求(eMBB、mMTC、URLLC),這樣的頻段已經沒有了,而毫米波是指波長1~10mm、頻率30~300GHz的電磁波,毫米波頻段

                   5G應用的關鍵頻段是毫米波,但是在6GHz以下需要連續的大帶寬來滿足5G系統需求(eMBB、mMTC、URLLC),這樣的頻段已經沒有了,而毫米波是指波長1~10mm、頻率30~300GHz的電磁波,毫米波頻段可以構建高達800MHz的超大帶寬通信系統,通信速率高達10Gbit/s,歐美日等國家已經完成5G頻譜劃分與拍賣。線路板小編了解到,3GPP在2016年初公布了毫米波信道模型的技術報告明確了毫米波頻段作為5G戶外通信頻段的可行性。
                   目前美國、韓國、日本等國家已陸續完成5G高頻頻譜的劃分與拍賣,我國目前披露了實驗頻段(24.75~27.5GHz和37~42.5GHz),但是目前毫米波頻譜的具體規劃仍未正式發布。
                   我國毫米波基本完成關鍵技術驗證,預計到2020年實現商用。電路板廠獲悉,我國工業和信息化部于2017年批復 24.75~  27.5 GHz 和 37~42.5 GHz 頻段用于我國 5G  技術研發毫米波實驗頻段,19年IMT-2020(5G)推進組明確了毫米波推進的三個階段性工作,運營商及設備廠商加速推進毫米波驗證,具體來看,中國聯通于 19 年  4 月完成多廠家5G毫米波基站功能性驗證,中國移動也于同年 7 月完成 5G 毫米波關鍵技術驗證,正推進系統性能及標準方案驗證,計劃于 2022 年實現 5G  毫米波商用部署,截至 10 月底,華為、中興、諾基亞貝爾三家系統廠家已全部完成 2019  年毫米波關鍵技術測試的主要功能、設計和外場性能測試工作,有望于毫米波頻譜具體規劃發布后快速實現商用。
                   AiP 是目前智能手機毫米波天線的主要方案:  縮短路徑損耗、性價比高、符合小型化需求。設計 5G  毫米波天線性能主要考衡/影響因素有:中框設計/材料、高全面屏占比、RFIC  與毫米波天線陣列間的傳輸路徑損耗、毫米波天線陣列材料等,目前提出的毫米波天線方案有:AoB、AiP、AiM、AoC、AiP  等方案。在綜合考慮成本、良率、損耗、小型化等因素下,目前毫米波天線主要方案是 AiP,已經在三星量產發布的 Galaxy S10 5G  手機里面使用。
                    AiP=RF IC+天線: AiP  是基于封裝材料與工藝將天線與芯片集成在封裝內實現系統級無線功能的一門技術,是在 SiP(system in package)的基礎上,用 IC 載板來進行多芯片  SiP 系統級封裝,AiP 工藝主要有 LTCC(低溫共燒結陶瓷)、HDI(高密度互聯)及  FOWLP(晶圓級扇出式封裝)三種方案。AiP 除了必須使用先進的封裝技術外(如覆晶、硅穿孔、系統級封裝等),還需在內部層采用 LCP  材料,作為 FPC 板用,以降低信號干擾,減少路徑損耗,提升信號傳輸能力。
                    優點:1) 縮短路徑損耗:AiP  是將天線與芯片集成在封裝內實現系統級無線功能的一門技術,縮短了芯片與毫米波天線陣列之間的距離減少了傳輸的路徑損耗。2) 成本具優勢、制程成熟、符合小型化趨勢:  AoC 技術方案雖然可以很大程度縮減天線尺寸,但需半導體材料與制程上的統一,且要與其他元件一同結合于單一芯片中,制造成本高,較適合應用于太赫茲頻段中。相比 AoC 方案,AiP  在 5G 毫米波波長1-10mm 之間的頻段下,片上天線的尺寸可以小于一般的芯片封裝,AiP  將天線集成到芯片中,可以簡化系統設計,有利于小型化、低成本。
            具體 AiP 模塊方案:目前推出兩款毫米波天線模塊  QTM052、QTM525 均采取AiP 天線封裝技術,從而達到縮小手機厚度與減少 PCB 面積,取代傳統天線與射頻模塊的分散式設計的目的。該毫米波天線模塊里面集成了:射頻收發器、射頻前端、射頻后端、電源管理芯片以及相控天線陣列。
                    我們判斷單機需要 2-4 顆 AiP  模塊來保證毫米波頻段的收發及避免“天線門”事件,由于其集成度高、供給稀缺,目前 AiP 單價高企,為 14-16 美元。據設計建議:AiP  擺放在手機上下端左右側面邊緣位置為優(避免內部元件干擾),同時,為規避金屬屏蔽 AiP 對應中框位置需做去金屬化處理。
                    產業鏈跟蹤得蘋果新機中框有望新增挖槽/打通孔/注塑/覆蓋藍寶石/玻璃等去金屬工序,預計為配置 AiP  進行去金屬化準備,判斷明年蘋果將推出 5G手機(毫米波、Sub-6G)。具體看毫米波天線方案:
            1) 若不單獨出售毫米波天線,蘋果毫米波天線預計采購 1-2  顆毫米波 AiP 整機模塊; 
            2) 若可單獨采購毫米波芯片,預計其中一顆 AiP 模組會采用  毫米波 芯片+LCP 傳輸線/天線方案,有望利用好PCB供應商。
             

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            10年專注線路板制造生產廠家,高精密電路板快樣,PCB產品包括1-16層板、HDI板、高TG厚銅板、軟硬結合板、高頻板、混合介質層壓板、盲埋孔板、金屬基板和無鹵素板。

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