專欄文章

毫米波比起以往4G所使用的頻率大幅提升，高頻電磁波在空間中傳遞，其路徑損耗相當嚴重，因此天線增益需要提升。

依照Qualcomm^[1]所提出的第五代行動通訊的頻段為28GHz/39GHz。此次頻段為毫米波等級，參考下列路徑損耗的公式，電磁波的損耗隨著頻率f的提升，也會跟著大幅增加。若是採用以往的天線結構，相同路徑下的傳遞，訊號可能在路徑上就會被損耗完畢，而無法傳送到目的地。為了補償其路徑損失，因此提升天線輻射場型的增益，為了要提升增益就會使用到天線陣列。

隨著頻率增加天線尺寸縮小，使得能夠在相同面積下置入更多的天線單元，因此在5G目前熱門的研究以及探討，大多為4x4微帶天線陣列，實務上4x4的微帶天線陣列可以達到的增益為15dBi左右。除了增加增益去對抗路徑損失以外，也可以使用不同極化的天線，如此一來能夠依照所需的傳播方向而決定要激發哪一組天線，不但減少天線輻射覆蓋的死角，也可以選擇最佳的傳播路徑。如下圖一所示，置入一組4x4微帶天線陣列，以及2組1x4偶極天線擺在側邊呈現L型，此舉的3種輻射形式如圖二所示。此外，如果將來天線結合RFIC則可透過相移器執行相位校正，則可以在任意角度合成波束。

圖一、兩種極化的天線列

圖二.三種輻射場型

參考文獻

[1] Qualcomm, “Spectrum For 4G And 5G” [Online]. Available:
https://www.qualcomm.com/media/.../files/spectrum-for-4g-and-5g.pdf