深度解读：用上高通这个小模组，5G手机网速可提升20倍

为了实现更高传输速率，5G率先应用了毫米波传输技术，可毫米波对民用领域是一项全新技术，手机厂商怎么做才能克服种种困难。不用担心，在7月23日，高通（Qualcomm）在圣迭戈发布首款面向智能手机和其他移动终端的全集成5G新空口毫米波及6GHz以下射频模组，帮助手机厂商解决传输难题。

高通5G新空口毫米波及6GHz以下射频模组

毫米波的优势与困局

1893年，尼古拉·特斯拉在美国密苏里州圣路易斯首次公开展示了无线电通讯，从那时起人类使用无线电历史已超100年。在进入4G+时代后，移动蜂窝通讯、WiFi、蓝牙、NFC一系列技术普及致使6Ghz以下频段变得非常拥挤，为了实现更高传输速度，5G首次在民用领域使用了毫米波。

毫米波是指波长为1～10毫米的电磁波，它频率高达30~300GHz，可承载1、2Gbps，乃至10Gbps的传输带宽。毫米波部分频段已用于卫星通讯或是其它广播通讯，但凭借宽广的频段，依然能为5G提供丰富频谱的资源。

不过将毫米波用于移动通讯前必须克服传输性能不佳的问题，毫米波波长短，没法传输太远，尤其是全向发射时，能量会因发散快速衰减；当毫米波遇到建筑甚至人体时，会被吸引、反射、折射，在雨雾天气时还会被水分子大量吸收。

毫米波在航天领域应用

要解决毫米波用于5G通讯，为消费者提供高速又稳定的体验必须克服大量技术问题，为此高通早已开始毫米波相关试验，在发布5G新空口毫米波及6GHz以下射频模组前，高通在旧金山模拟了毫米波通讯，实现了超过65%户外覆盖率，当中50%用户下行速率超过1Gbps，用户浏览下载速率从71Mbps提升至最高1.4Gbps，提升达20倍。通过下面这个视频，了解射频前端对手机移动终端的重要性。

突破毫米波困局

从射频前端、到调制解调器、再到 5G 连接技术等，高通可以为智能手机通讯提供一个完整的解决方案。高通此次发布的5G新空口毫米波及6GHz以下射频模组包括了Qualcomm QTM052毫米波天线模组系列和Qualcomm QPM56xx 6GHz以下射频模组系列，它们可与Qualcomm骁龙X50 5G调制解调器配合，实现毫米波通讯以及6Ghz以下通讯，为此应用了相控阵天线、波束成形一系列先进技术，以改善毫米波信号的覆盖范围和可靠性，突破毫米波技术的限制和挑战。

F-22上的AN/APG-77相控阵雷达

相控阵天线在防务、航天领域不是什么新技术，它是能通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向图形状的天线，能在不改变天线的物理形态下改变发射/接受信号方向，在F-22战机、福特级航母上都使用了基于相控阵天线的相控阵雷达。

但高通成功将巨大的相控阵天线阵列浓缩到指甲大小，并结合波束成形技术解决了毫米波传输性能不佳的问题。在使用高通的5G新空口毫米波及6GHz以下射频模组通讯时，毫米波不再是360°全向发射，而是使用相控阵天线将信号互相干涉，将能量聚集在一个波束、向一个方向发射，使能量传输得更远，克服毫米波传输距离短的天生弱点，又不会因全向发射浪费电量。同时利用波束成形技术不断调整信号发射/接收方向，保证智能终端在移动时信号传输方向始终能指向基站，保证了信号连续稳定性。

其次QTM052毫米波天线模块体积非常小，紧凑的封装体积将支持OEM厂商不断优化产品的工业设计，开发出兼具毫米波5G新空口超高速率和外形美观的终端产品。在成本、手机内部空间允许下，手机厂商最多可手机4个边立面上配备4个QTM052毫米波天线模组，再结合骁龙X50 5G调制解调器实现高速5G网络。假若受到其它条件限制，放置3个毫米波天线模组也能满足5G通讯需求。

波束成形技术示意图

也许有人担心集成如此多模块是否会带来严重的电磁兼容问题呢，其实QTM052毫米波天线模块上集成了5G新空口无线电收发器、电源管理IC、射频前端组件和相控天线阵列多个组件，可在26.5-29.5GHz（n257）以及完整的27.5-28.35GHz（n261）和37-40GHz（n260）毫米波频段上支持高达800MHz的带宽。夸张地说，手机厂商只要将模块集成在手机就能实现了毫米波通讯。

不过由于物理特性限制，毫米波天线是无法用于6Ghz以下频段通讯的，因此高通还推出面向6Ghz以下5G通讯的射频模组QPM56xx系列。QPM56xx包括QPM5650、QPM5651、QDM5650和QDM5652共四个模块通讯了，QPM5650和QPM5651中包括发送的功率放大器（PA）、接收的低噪声放大器（LNA）、射频前端滤波器和天线开关等，适合用于智能手机、平板电脑等移动终端，QDM5650和QDM5652只能用于接受路（下行传输），当中没有发送的功率放大器。厂商可根据不同国家、地区5G政策，选用合适QPM56xx模块，灵活设计5G通讯终端。

一个模组解决5G难题

按照计划，5G将于2019年进行商用，在此之前必须解决毫米波难题，在高通发布全集成5G新空口毫米波及6GHz以下射频模组后问题迎刃而解。通过模组式设计，解决了手机厂商天线设计、电磁干扰一系列难题，有效缩短5G手机研发周期，通过不同数量的QTM052毫米波天线模组以及不同的QPM56xx模组，可帮助搭载骁龙X50 5G调制解调器的智能手机在6GHz一下频段支持5G新空口，这些射频模组为移动终端制造商提供可行路径，帮助他们在移动终端支持5G新空口大规模MIMO技术，同时可设计适合不同国家、地区以及不同定位的5G终端。

据悉，高通的QTM052毫米波天线模组系列和QPM56xx 6GHz以下射频模组系列正在面向其客户出样，并支持这些移动终端最早于2019年上半年推出市场。可以期待的是，随着5G时代的到来，消费者将在手机等终端上享受千兆级网络速率及前所未有的响应速度带来的移动体验。