近來(lái)，朋友圈被科學(xué)家們拍照的黑洞相片刷屏了，很多人并不清楚這些黑洞相片怎樣拍照的，這其間的原理十分復(fù)雜，筆者也未能徹底理解。據(jù)介紹，拍照這個(gè)相片主要的勞績(jī)當(dāng)屬八座毫米波射電望遠(yuǎn)鏡。據(jù)相關(guān)資料顯示，其間大的毫米波射電望遠(yuǎn)鏡陣列，由64臺(tái)口徑為12米的天線組成，工作在毫米波和亞毫米波，耗資巨大且在2012年才完結(jié)這個(gè)項(xiàng)目。

雖然望遠(yuǎn)鏡觸及的技能十分之多，但是用到了十分熱門(mén)的一項(xiàng)技能，這個(gè)技能和5G關(guān)聯(lián)親近，那就是毫米波技能。據(jù)悉，由于星系中心的黑洞被物體阻撓，光學(xué)波段望遠(yuǎn)鏡不可能穿過(guò)，只能用毫米波技能制作成望遠(yuǎn)鏡。

毫米波為何有如此法力？

毫米波是指波長(zhǎng)在毫米數(shù)量級(jí)的電磁波，其頻率大約在30GHz～300GHz之間。依據(jù)通訊原理，無(wú)線通訊的大信號(hào)帶寬大約是載波頻率的5％左右，因此載波頻率越高，可實(shí)現(xiàn)的信號(hào)帶寬也就越大。

在毫米波頻段中，28GHz頻段和60GHz頻段是有希望被5G運(yùn)用的兩個(gè)頻段。28GHz頻段的可用頻譜帶寬可達(dá)1GHz，而60GHz頻段每個(gè)信道的可用信號(hào)帶寬則到了2GHz。相較而言，4G－LTE頻段的高頻率載波在2GHz左右，可用頻譜帶寬只要戔戔100MHz。因此，如果運(yùn)用毫米波頻段進(jìn)行傳輸，頻譜帶寬至少是4G傳輸?shù)?0倍，傳輸速率也會(huì)得到巨大進(jìn)步。一個(gè)直觀的例子，在5G年代，運(yùn)用毫米波頻段后，能夠輕松運(yùn)用5G手機(jī)看藍(lán)光品質(zhì)的電影。

電磁波有一個(gè)十分顯著的特點(diǎn)，采用的頻率越高，越趨近于直線傳達(dá)，它的繞射能力也會(huì)隨之明顯變差。而且，頻率越高，在傳達(dá)過(guò)程中的衰減也會(huì)越大。所以，雖然5G的傳輸速率得到了很大進(jìn)步，可相比4G，其掩蓋能力卻會(huì)大幅減弱。因此，對(duì)于同一個(gè)區(qū)域，5G所需建設(shè)的基站數(shù)量將大大超越4G。因此，從根本上來(lái)說(shuō)，頻段越高傳輸速率越高，一起，建設(shè)成本也會(huì)相應(yīng)大幅進(jìn)步。

運(yùn)用遠(yuǎn)景寬廣，很多企業(yè)研討毫米波技

在4G年代，智能手機(jī)橫空出世，使得移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)獲得快速開(kāi)展，促進(jìn)了通訊技能的快速改造。僅僅在數(shù)年間，通訊數(shù)據(jù)的傳輸速率得到騰躍性增長(zhǎng)，廣大用戶得以享用高速網(wǎng)絡(luò)傳輸?，F(xiàn)在，針對(duì)4G、5G 的議題熱度始終居高不下，并躍居產(chǎn)學(xué)研等單位的研討主題。跟著才智城市、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、AR／VR等新式技能和工業(yè)的鼓起，5G的未來(lái)有了更大的發(fā)揮空間。但大眾對(duì)4G和5G的認(rèn)知，往往僅僅手機(jī)上網(wǎng)的速度變得更快了，并不了解其背面的科學(xué)含意。從1G、2G，一直到5G，移動(dòng)通訊的工作頻段不斷進(jìn)步，傳輸速率隨之不斷加快。與3G、4G相比，5G的新式技能主要是毫米波與波束成形。

華為是全球5G技能的忠實(shí)推動(dòng)者，對(duì)于毫米波技能，它們也是十分看好。2017年，華為和新加坡運(yùn)營(yíng)商M1協(xié)作的運(yùn)營(yíng)中心，利用先進(jìn)的毫米波技能進(jìn)行5G測(cè)驗(yàn)，這個(gè)技能是在E頻帶的73GHz頻帶上進(jìn)行的，以驗(yàn)證5G在高頻帶的功能，在其時(shí)達(dá)到了35Gbps的峰值吞吐量，是新加坡新一代技能實(shí)現(xiàn)的高數(shù)據(jù)速度。據(jù)悉，該測(cè)驗(yàn)是在原型Cat 14設(shè)備上進(jìn)行的，觸及了四種先進(jìn)的移動(dòng)載波技能集成技能，包含三頻帶載波聚合、多輸入多輸出、高階調(diào)制256和雙波段上行鏈路載波聚合。2018年10月，華為打通了全球首例根據(jù)3GPP的5G毫米波商用first call，這次試驗(yàn)標(biāo)志著根據(jù)3GPP的5G毫米波網(wǎng)絡(luò)與相關(guān)工業(yè)鏈已成熟，為5G商用場(chǎng)景的掩蓋供給了新的技能支撐。

愛(ài)立信作為全球聞名的老牌通訊巨子，在2017年愛(ài)國(guó)際移動(dòng)通訊大會(huì)上，它們?cè)跁?huì)上展現(xiàn)了運(yùn)轉(zhuǎn)于28GHz頻段的毫米波5G技能。高頻28GHz技能是5G技能的根底，愛(ài)立信在美國(guó)進(jìn)已經(jīng)完結(jié)28GHz頻段的測(cè)驗(yàn)，之前它們和IBM一起推出了一款28GHz天線，愛(ài)立信還和芯片巨子英特爾強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合進(jìn)行28GHz的空口測(cè)驗(yàn)。2018年9月，愛(ài)立信和高通協(xié)作，推出了一款定制手機(jī)，該設(shè)備撥打了全球首例契合3GPP規(guī)范的5G新空口毫米波電話，在其時(shí)引起了廣泛的熱議。據(jù)業(yè)內(nèi)人士對(duì)筆者透露，高通驍龍X50的5G調(diào)制解調(diào)器離不開(kāi)愛(ài)立信和高通一起研發(fā)的39GHz毫米波技能，毫米波對(duì)5G工業(yè)的推動(dòng)功不可沒(méi)。

2017年10月，富士通試驗(yàn)室宣布開(kāi)發(fā)用于小型基站的毫米波移相器，能供給5G所需的10Gbps連接速度，一起堅(jiān)持較低功耗。富士通表示，其新式移相器通過(guò)將開(kāi)關(guān)電路與差分放大器結(jié)合然后削減所需的功率放大器數(shù)量；新毫米波電路的運(yùn)用也約束了電路的電損耗。毫米波頻譜為5G供給了所需的高速，一起“毫米波”是“單向的”。其新式小型基站技能利用了波束形成技能，其控制了128個(gè)天線元件一起還增加了由移相器設(shè)置的相位和幅度的丈量能力，并能進(jìn)行調(diào)整以補(bǔ)償誤差，進(jìn)一步下降功耗并進(jìn)步波束方向的精度。據(jù)悉，這種有用的微型5G基站能夠布置在人口密度較高地區(qū)，包含火車站和體育館等場(chǎng)所。此外，公司下一步方案是在2020年供給5G小基站產(chǎn)品之前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)驗(yàn)和相關(guān)設(shè)備的開(kāi)發(fā)。2018年5月，富士通面向運(yùn)用毫米波240GHz頻帶的大容量無(wú)線通訊設(shè)備用途開(kāi)發(fā)出了可進(jìn)步信號(hào)接收IC芯片靈敏度的技能，可防止泄漏信號(hào)造成的振蕩，一起還能進(jìn)步放大倍數(shù)。

毫米波技能被全球很多國(guó)家垂青，也取得了很快的開(kāi)展速度。我國(guó)5G毫米波頻譜規(guī)劃與美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)根本堅(jiān)持一致，24．75－27．5GHz、37－42．5GHz波段很容易能夠與國(guó)外形成規(guī)模化工業(yè)鏈，更容易實(shí)現(xiàn)全球協(xié)調(diào)一致，然后下降5G毫米波的研發(fā)危險(xiǎn)。未來(lái)跟著我國(guó)5G的推出，毫米波技能也將得到快速開(kāi)展，在這項(xiàng)技能上，我國(guó)具有和全球巨子掰一掰手腕的實(shí)力。

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