探究5G移动通信天线技术的发展

方徐高，吕志博，潘建民

西宁联勤保障中心

探究5G移动通信天线技术的发展

方徐高，吕志博，潘建民

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进入到21世纪之后，科学技术进行着日新月异的发展，技术不断在进行着更新与取代。本文就对5G移动通信天线技术中的毫米波天线以及未来天线的发展趋势作简要探讨。

5G；移动通信天线技术；毫米波天线

一、5G的概念与应用简介

经过长期的不断演变，从原来的IG模拟逐渐发展为4G技术[1]，现阶段移动通信系统在全世界范围内得到极其广泛的使用，总人数超全球总人数的1/3，是人类日常生活当中不可或缺的一部分。当今4G得到较为广泛的应用，5G对于人们来讲还较为生疏，并且产业以及学术界也没有为5G进行较为明确的定义。现阶段只是较为片面的将每秒能够达到100兆的传输速率称之为5G，属于下一代移动通信技术[2]。美国著名杂志《时代》也采取过一说法。

METIS是欧盟对5G进行研发的一个项目，在该项目当中提出5G需要采取无线技术来实现对网络进行构建，与传统的智能化自主网络有着极大的差异，5G主要是把用户体验作为中心。

二、5G系统的天线技术

第五代移动通信技术，即5G，根据相关研究表明，在2020年之后5G才会得到广泛的应用与推广，目前技术还不够成熟[4]。根据当前移动网络所呈现出来的发展规律来看，5G会近一步增强频谱能效以及利用率。其次5G技术还会以4G技术为基础，使得无线移动网络当中所包含的无线传输以及网络系统技术近一步增强，对无线空间维度当中的资源进行探究，使得功率与效率持续增强[5]。另外，多天线接收（multiple-input multiple-output，MIMO）以及多天线发送技术，将是5G在天线技术上增强频谱效率的主要方式[6]。

三、面向5G的毫米波天线分析

毫米波天线是当前较为成熟的一项通信技术，可以将其分成两大类，即新理念设计天线以及传统结构天线[7]。前者所包括的有极化、微带、行波以及类微带天线等等，而后者包括的有喇叭、透镜、反射以及陈列天线等等。在5G网络当中，前者当中所包含的微带天线能够很好的应用到MIMO终端天线当中，而后者所包含的阵列天线能够应用到规模较大的MIMO基站天线当中。其中，终端MIMO天线在对波束赋形与分集增益进行获取时，天线所需要的振子数在二十个左右[8]。而应用到规模较大的大小基站当中的MIMO天线阵列，在进行获取时振子数可以达到上百个，并且还能够更多，根据空分多址的方式，可以将这些振子组成几个用户天线集群，将一个集群作为一个单独的阵列，以便波束赋形以及分集增益能够更好地提供给用户。

其次，毫米波当中的类微带天线还可以称为波导天线以及集成天线，主要是指将辐射单元以及有源器件通过集成的方式组合在一块印刷电路板当中，或者集成在砷化镓（Ga As）基片当中，形成一个微型天线，通过集成技术能够使得有源器件与天线阻抗得到完美的匹配。

四、未来天线技术发展预测

从现阶段无线网络所呈现出来的发展趋势以及各大运营商所面临的问题来看，未来的天线技术发展必定会遵循以下几点：

（一）缩小天线体积

在不影响天线性能的条件下，使天线的体积减到最小。将天线缩小是天线发展的基础，也是其发展一个不变的方向。

（二）多种制式网络得到广泛应用

未来多种制式共用一面超宽带天线，并且天线工作频段方面将会有多个制式进行覆盖，还能够根据不同的系统要求，来对单个制式进行独立调节[9]。在未来多制式天线的全面应用会使得天面资源以及建站成本得到大幅度的降低，并充分满足各种制式网络所需要的覆盖要求。

（三）天线功能模式更为智能化

波束的分裂与赋形以及指向与远程控制将会在未来实现智能化，能够对各种场景所要求达到的应用水准得到充分满足[10]。天线实现智能化之后，系统之间进行相互操作以及资源利用得到近一步的优化，从而使运维方式全面实现智能化的运转。

（四）天线与射频模块连接由分离式向集中式发展

在未来分离式设备将会被集中式所取代，电缆也会被光纤所取代，实现主设备与天线之间能够一体化以及体积更为小型化，使得天面资源能够得到合理的利用与科学的部署，符合网络进行扁平化发展的需求。

结语

现阶段在5G方面虽然取得了一定的研究成果，但对其的探究还有较长的一段路要走，本文就5G移动通信天线技术在毫米波天线以及未来的发展发表了一些笔者自身的看法。另外，在5G天线技术方面还有许多有待我们去解决的问题，需要我们不断的去进行探索与研究。

[1]刘浩男.5G移动通信的关键技术及发展[J].电子技术与软件工程，2017，（09）：35.

[2]曾伟锋.5G移动通信天线的研究与设计[J].网络安全技术与应用，2017，（04）：122+124.

[3]何庆强，何海丹，张云，蓝海.测控通信系统中的天线新技术[J].微波学报，2010，（05）：87-91.

[4]赵继德，魏德芳.无线通信系统中的MEMS天线[J].激光杂志，2008，（02）：57-58.

[5]赵绍刚.未来无线通信中智能天线技术的发展趋势[J].数字通信世界，2006，（07）：56-60.

[6]赵绍刚.无线通信智能天线技术的未来发展趋势[J].电信技术，2005，（09）：56-59.

[7]马延爽.毫米波天线技术[J].无线电工程，1987，（05）：75-83+32.

[8]蓝海.毫米波通信二维有源相控阵天线[J].中国新通信，2014，（03）：32-34.

[9]宋文杰.5G移动通信技术及发展趋势[J].数字通信世界，2015，（08）：39-42.

[10]李章明.5G移动通信技术及发展趋势的分析与探讨[J].广东通信技术，2015，（04）：44-46.