（文章來源：電子元件技術(shù)網(wǎng)）

眾所周知，5G將會(huì)擁有低頻段和毫米波兩個(gè)頻段，而毫米波的波長很短損耗很大，所以在5G通信里面，我們必須解決這一問題。第一個(gè)方案是，襯底集成天線（substrate integrated antenna，即SIA）。

這種天線主要基于兩個(gè)技術(shù)：空波導(dǎo)傳輸?shù)臅r(shí)候介質(zhì)帶來的損耗很小，所以可以用空波導(dǎo)來進(jìn)行饋源傳輸。但這存在幾個(gè)問題，因?yàn)槭强諝獠▽?dǎo)，尺寸非常大，而且無法和其它電路集成，所以比較適合高功率、大體積的應(yīng)用場景；另一個(gè)是微帶線技術(shù)，它可以大規(guī)模生產(chǎn)，但它本身作為傳輸介質(zhì)的損耗很大，而且很難構(gòu)成大規(guī)模天線陣列。

基于這兩個(gè)技術(shù)就可以產(chǎn)生襯底集成的波導(dǎo)技術(shù)。這一技術(shù)最早由日本工業(yè)界提出來，他們?cè)?998年發(fā)表了第一篇關(guān)于介質(zhì)集成的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)論文，提到了在很薄的介質(zhì)襯底上實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)，用小柱子擋住電磁波，避免沿著兩邊擴(kuò)。這不難理解，當(dāng)兩個(gè)小柱子的間距小魚四分之一波長的時(shí)候，能量就不會(huì)泄露出去，這就可以形成高效率、高增益、低輪廓、低成本、易集成、低損耗的天線。

上圖右下方是利用這一技術(shù)在LTCC上做出來的60GHz的天線，增益達(dá)到了25dB，尺寸8×8單元。這一方案是適合于毫米波在基站上的應(yīng)用，在移動(dòng)終端上有另外一種方案。第二個(gè)解決方案是把天線設(shè)計(jì)在封裝（package integrated antenna，即PIA）。

因?yàn)樘炀€在芯片上最大的問題就是損耗太大，而且芯片本身的尺寸很小，把天線設(shè)計(jì)進(jìn)去會(huì)增加成本，所以在工程上幾乎無法得到大規(guī)模應(yīng)用。如果用封裝（尺寸比芯片大）作為載體來設(shè)計(jì)天線，不僅能設(shè)計(jì)出單個(gè)天線，還能設(shè)計(jì)天線陣列，這就避免了硅上直接做天線在體積、損耗和成本上的限制。

另外有一點(diǎn)需要注意的問題是，能否用PCB板做天線？答案是肯定的。關(guān)鍵的瓶頸并不是材料自身，而是材料帶來的設(shè)計(jì)問題和加工上的問題。不過PCB只適合在60GHz以下的頻段，在60GHz以后推薦用LTCC，但到200GHz后，LTCC也存在瓶頸。

未來天線必須要和系統(tǒng)一起設(shè)計(jì)而不是單獨(dú)設(shè)計(jì)，甚至可以說天線將會(huì)成為5G的一個(gè)瓶頸，如果不突破這一瓶頸，系統(tǒng)上的信號(hào)處理都無法實(shí)現(xiàn)，所以天線已經(jīng)成為5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。天線不只是一個(gè)輻射器，它有濾波特性、放大作用、抑制干擾信號(hào)，它不需要能量來實(shí)現(xiàn)增益，因此天線不僅僅是一個(gè)器件。
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