射频器件是短板：5G要热闹，高频通信这道坎必须迈

伴随着首个完整的3GPP R15标准终结，5G正从梦想照进现实。

无疑，5G的顺利商用离不开标准、试验和频谱的稳步推进，而我国正走在全球第一阵列。

在标准制定过程中，我国已掌握话语权，以华为、中国移动在内的中国企业牵头控制信道编码、5G核心网等多项重要标准。与此同时，据不完全统计，在3GPP标准组织中，中国人担任关键职位30余个，投票权超过23%，文稿数量占总量30%，牵头项目占总数40%。

在试验进展方面，在IMT-2020(5G)推进组的组织下，我国5G技术研发试验正稳步推进，并在北京怀柔建设成规模最大的试验外场。

在频谱方面，我国已经率先为5G划分中低频频谱，并公开征集高频(毫米波)使用规划。

实际上，高频频谱由于频谱资源丰富已被业界誉为5G“黑马”。同时，目前国外主流运营商已经基于高频段的5G网络进行试验,但我国高频通信发展却仍需跨过几道坎。

“我国高频通信发展仍然面临诸多挑战，诸如高频器件核心技术更多掌握在国外公司、高频器件成本偏高、高频信道模型特性不完善、高频设备产业链不成熟等问题。”罗德与施瓦茨公司产品经理马志刚向《通信产业报》(网)记者表示。

高频成5G“黑马”

一般来说，通信业将3GHz以下频段称为低频，6GHz以上频段称为高频。

由于低频覆盖广、信号强等优势，4G之前的移动通信时代，我国一直采用低频通信，频谱资源横跨800MHz-900MHz和1.8GHz-2.4GHz。不过，这在降低建网难度的同时也造成低频资源紧缺，难以满足5G建网需求。

于是，高频通信需求日益凸显。但不容忽视的是，高频自身也存在着较大缺陷，即衰减较大，且绕射能力较弱。因此，将5G部署在毫米波频段下必须克服其穿透力差、衰减大的缺点，对5G通信设备提出更加严苛的要求。

“高频器件不成熟是我国发展高频通信急需解决的问题。”中国移动通信研究院专家撰文指出同样的挑战。

射频器件是发力点

那么，诸多专家直指的高频器件难题具体有什么呢?北京邮电大学教授张平在接受《通信产业报》(网)记者专访时指出，高频通信核心器件主要是射频。在射频前端，滤波器、功放等芯片要解决小型化和功耗问题;而在射频后端，数模转换(AD/DC)是最大的问题。

“目前，小型化和高精度数模转换芯片几乎全部依赖进口。”他指出。

据悉，射频处理单元主要分为四大模块，即中频模块、收发机模块、功放和滤波模块。数字中频模块用于光传输的调制解调、数字上下变频、模数转换等，收发机模块完成中频信号到射频信号的变换，再经过功放和滤波模块，将射频信号通过天线口发射出去。

其中，滤波器约占整体成本50%，是射频的重要组成部分。但是，在滤波器方面，主要供货厂商为美国企业Avago、Qorvo、Skyworks以及日本企业TDK、村田、太阳诱电，我国必须完全依靠进口。

模数转换器，简单说就是将模拟信号转换为数字信号，而这些技术同样多掌握在美国、日本、德国等国家手中。张平向记者表示，中国A/D芯片的设计水平和生产工艺与国际巨头相比仍存较大差距，还无法生产出可替代产品，基本完全依赖进口。在低频通信时代，我国未完成射频芯片的突破，到了高频通信时代，挑战难度更上一层楼。

“高频通信自身损耗比较大，再加上5G大规模多天线(Massive MIMO)技术的应用，对射频芯片功耗和小型化要求更高，从而对通信设备的材料要求更高。”张平表示。

可以看到，高频通信的射频是一个普遍性难题。全球领先的射频相关企业已经展开了5G高频通信所需的射频芯片研发。目前，博通在2016年推出了主要针对60GHz频段WiFi标准(802.11.ad)的毫米波收发机芯片BCM20138，并积极推出满足移动网络需求的高频射频器件。

非一日之功，无线射频是长跑

“我国想要在高频通信的射频领域取得突破，还有很多工作要做。”张平指出。

实际上，任何技术的实现都并非一日之功，而是需要相当长时间的技术积累。

“国外在某些技术上突出实际上是几百年的积累，可以说是几代人的传承。比如数模转换，虽然是个小器件，但是却要求对算法、ADC自动分离控制、器件精度掌握纯熟。我国技术积累时间短，要想追上国外先进技术，真的需要工匠精神，踏踏实实地深耕技术，打破技术壁垒。”张平表示。

目前，对集成度要求不高的基站射频器件上，我国已经有部分厂商有能力提供产品，例如武汉凡谷、大富科技等。同时，我国也有一些滤波器研究公司进行持续投入，诸如麦捷科技、长盈精密等。今年的巴塞展上，武汉凡谷展示了针对5G Massive MIMO的小型化介质滤波器产品，还发布了应用于不同场景的全新RF技术解决方案，实现更小体积、更低成本、更优性能。

目前，5G首版完整的端到端标准(3GPP R15)已经冻结，5G产业正在走向加速期。虽然诸如数模转换器、滤波器此类器件单价不高，但在未来5G时代，随着基站建设数量的增多，其产品需求量将很大。

赛迪智库无线电管理研究所彭健在接受《通信产业报》(网)记者采访时，提出两点建议。

首先，面向5G高频射频器件的研发，我国要尽早划分频谱，这样有利于产业链各方协同，从材料选择、芯片设计到封装尽早协同，有利于高频器件开发。

其次，要加强开放合作，吸取国外成功的技术经验，例如，美国在2016年就率先为5G划分高频频谱，提早布局高频通信，一些先进技术要借鉴。