5G天线技术面临哪些挑战?

9月17日，在茅山论道：5G产业创新论坛上，粤海信总工程师郑洪振针对5G网络覆盖问题和5G天线技术挑战，介绍了一种较新的解决方案——龙伯透镜天线。

据了解，龙伯透镜天线源自龙伯透镜或伦伯透镜（Luneburg lens）。这种透镜的模型，最早是1944年由美国数学家鲁道夫·卡尔·卢纳伯格（Rudolf Karl Lüneburg）提出的。该透镜天线的原理利用多层介质球体的折射特性，将单个天线单元的低增益、宽波束的电磁波信号汇集成高增益、窄波束的电磁波信号，该工作原理与光学透镜聚焦原理相似，其优点主要有五个。

一是，焦点、圆心、平面波方向在一条直线上（窄波束高增益）。

二是，不同位置波束形状相同，更加容易实现多波束。

三是，无极化特性，满足单极化、双极化±45/HV、圆极化。

四是，波束陡降，多波束时波束之间的干扰较小，交叠带窄，大容量场景扩容能力优秀。

五是，相同增益，垂直波宽约是板状天线的3-4倍，有效提升覆盖深度。

尽管龙伯透镜有很多天然技术优势，但是要想广泛应用并非易事。郑洪振表示，主要原因是受限于材料，是低介电常数的材料限制了龙伯透镜天线的应用。

为开发能够量产商用的龙伯透镜天线，粤海信从四个方面对该类型天线的制造工艺进行了改进。

一是，解决了透镜的材料问题。粤海信通过多次调整配方，得到了介电常数灵活可控的新材料，使频率满足300MHz—80GHz需求。

二是，解决了透镜的重量问题。目前材料重量与泡沫相似，每立方米的重量不超过30公斤，平均重量是25公斤左右。

三是，解决了透镜的损耗问题。该类材料具有低损耗、低反射的特点。通过测试，其增益值基本上差0.5ZB。

四是，解决了批量生产问题。目前，该产品的80%工艺可以实现自动化，良率得到保障。

五是，拥有多项基础专利。据悉，粤海信掌握了5个与材料相关的专利、6个与工艺相关的专利、2个与结构相关的专利，以及3个外观专利。

基于此，郑洪振表示，和国内外的透镜对比，新一代透镜，性能更优，介电常数灵活可控，重量轻，成本低，生产效率高，可批量。

据介绍，粤海信新型龙伯透镜天线已在多个地方实现了商用，并且取得了一定的成绩。

在5G网络建设方面，龙伯透镜天线利用高波束、多增益的特性可以给5G赋能，解决覆盖、容量等问题，而且在5G网络建设中，龙伯透镜天线的成本远低于Massive MIMO天线。适用于4G扩容、5G高容量场景覆盖、中等容量场景覆盖，以及高铁、大桥、隧道等多种特殊场景。

此外，毫米波龙勃透镜天线还能够解决5G中后期的大容量无线传输问题。

在工业互联网方面，粤海信与佛山联通签了战略合作协议，利用5G小站+龙伯透镜天线，填补了新建基站的市场空白，解决了行业的痛点， 支持工业互联网千亿级市场建设需要。

在车联网方面，龙勃透镜毫米波雷达解决方案，具有探距更远、分辨率更高、视野更广、性价比更高、自主可控等特点，能够替代进口同类产品。

在卫星通信方面，龙伯透镜技术因其独特的形状和电特性，能够轻易实现一副天线接收多颗卫星信号、宽角度的多波束覆盖等功能，在舰船卫星通信、卫星新闻转播车、移动式卫星地面站、近地卫星定位以及卫星电视接收等方面有着广阔的应用场景。
责任编辑：tzh

介电常数5G天线并非易事

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