當(dāng)下，行業(yè)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求已不再僅局限于“連接”——更大帶寬、更高速率、更廣覆蓋、更低時(shí)延已經(jīng)成為衡量網(wǎng)絡(luò)通信的剛性指標(biāo)。

隨著智能終端普及、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)崛起，以及AR/VR、自動(dòng)駕駛等新興技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展，現(xiàn)有的以Sub-6GHz頻段為核心的5G網(wǎng)絡(luò)正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。盡管其具備廣域覆蓋的優(yōu)勢(shì)，但有限的頻譜資源難以支撐持續(xù)膨脹的數(shù)據(jù)洪流。據(jù)預(yù)測(cè)，到2030年底，中國的移動(dòng)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)流量將是現(xiàn)在的四倍。此趨勢(shì)下，傳統(tǒng)頻段猶如“窄巷行車”，漸顯捉襟見肘之勢(shì)。

毫米波：解鎖頻譜資源的“金鑰匙”

為突破這一瓶頸，通信行業(yè)將目光投向更高頻段的毫米波，以彌補(bǔ)5G通信建設(shè)在頻譜資源方面的短缺。

#毫米波指的是頻率范圍在30GHz至300GHz之間的電磁波，其憑借超短波長(zhǎng)和巨大帶寬潛力，被視為解鎖未來高速移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的“金鑰匙”。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，毫米波的物理特性使其應(yīng)用受限：由于波長(zhǎng)極短，信號(hào)在傳播過程中極易受障礙物阻擋，且傳播損耗較高，覆蓋范圍受限，因此嚴(yán)重制約了毫米波的大規(guī)模應(yīng)用。

波束成形為毫米波的應(yīng)用鋪平道路

在此背景下，#波束成形（Beamforming）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過定向聚焦信號(hào)能量，波束成形技術(shù)不僅提升了通信質(zhì)量，還為毫米波在諸多場(chǎng)景下的應(yīng)用鋪平了道路。

簡(jiǎn)單來說，波束成形就是通過集中電磁波并控制其方向，從而達(dá)到信號(hào)能量集中和定向發(fā)送的目的。在毫米波系統(tǒng)中，通常采用相控陣天線來實(shí)現(xiàn)這一過程。相控陣天線由成百上千個(gè)獨(dú)立控制的天線元件組成。每個(gè)元件的相位可以動(dòng)態(tài)調(diào)整，使電磁波在目標(biāo)方向產(chǎn)生相長(zhǎng)干涉（信號(hào)疊加增強(qiáng)），而在其他方向形成相消干涉（抑制干擾）。這種無需機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的電子控制方式，使波束可在三維空間內(nèi)靈活指向，從而顯著提升信號(hào)增益與抗干擾能力。

有效的相控陣天線信號(hào)處理有幾個(gè)關(guān)鍵要求。其中，高速控制便是最關(guān)鍵的一點(diǎn)，因?yàn)橐鶕?jù)目標(biāo)位置不斷評(píng)估相移。在通信系統(tǒng)中，標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議允許接收器向發(fā)射器發(fā)送信號(hào)強(qiáng)度和質(zhì)量反饋，發(fā)射器據(jù)此調(diào)整相對(duì)相位以微調(diào)波束方向。在雷達(dá)系統(tǒng)中，對(duì)被主動(dòng)跟蹤的物體，接收器子系統(tǒng)會(huì)向發(fā)射器子系統(tǒng)提供方向信息。此外，為了進(jìn)一步優(yōu)化相控陣天線的性能，復(fù)雜的信號(hào)處理算法也發(fā)揮著重要作用。例如，自適應(yīng)波束成形算法能夠減輕干擾或跟蹤移動(dòng)目標(biāo)。

安富利和Otava推出波束形成器IC評(píng)估套件

釋放毫米波更多潛力

針對(duì)毫米波應(yīng)用開發(fā)，安富利和Otava推出波束形成器IC評(píng)估套件，為工程師搭建了一個(gè)高效且靈活的平臺(tái)。該套件包含一個(gè)Avnet MicroZed系統(tǒng)級(jí)模塊（SoM）。該SoM基于AMD Zynq 7010片上系統(tǒng)（SoC），將高速Arm處理器內(nèi)核與大型可編程邏輯陣列相結(jié)合，以構(gòu)建復(fù)雜的波束形成控制算法。這些算法可跟蹤快速移動(dòng)目標(biāo)。同時(shí)，套件提供的定制化圖形用戶界面（GUI）簡(jiǎn)化了射頻信號(hào)調(diào)優(yōu)流程，工程師可通過USB或以太網(wǎng)接口控制命令，并查看相應(yīng)結(jié)果。

隨著波束成形技術(shù)的不斷突破，毫米波在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力得到了充分釋放。

在汽車行業(yè)，毫米波技術(shù)正逐漸成為推動(dòng)自動(dòng)駕駛和智能交通發(fā)展的關(guān)鍵力量。憑借高精度的測(cè)距、測(cè)速和目標(biāo)識(shí)別能力，毫米波雷達(dá)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)車輛周圍的環(huán)境，為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。在智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域，毫米波雷達(dá)能夠在雨、霧等惡劣天氣條件下實(shí)現(xiàn)全天候穩(wěn)定工作。因此，道路收費(fèi)站、紅綠燈控制系統(tǒng)和交通監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)采用毫米波雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車流量、速度和行駛狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

毫米波與波束成形技術(shù)深度融合

打開通信行業(yè)全新格局

毫米波與波束成形技術(shù)的深度融合，正在為通信行業(yè)打開全新的發(fā)展格局。在這一過程中，安富利致力于以深厚的技術(shù)積累和全球化的產(chǎn)業(yè)洞察，為行業(yè)搭建通向高頻通信的橋梁。通過與Otava聯(lián)合開發(fā)的波束形成器IC評(píng)估套件，安富利不僅將復(fù)雜的射頻信號(hào)處理算法轉(zhuǎn)化為可落地的工程解決方案，更通過軟硬件協(xié)同創(chuàng)新大幅降低了毫米波系統(tǒng)的開發(fā)門檻。面向未來，安富利將繼續(xù)攜手行業(yè)伙伴，推動(dòng)毫米波技術(shù)在更多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為構(gòu)建更智能、更高效的通信網(wǎng)絡(luò)提供支撐。