5G时代来临,复合材料将有什么机会?

责任编辑:光电通信 2019/05/09 来源:光电通信杂志2019年1/2月刊

【摘要】5G时代,一些新的技术发展对材料提出了新的要求,而复合材料的可设计性使其在5G时代的应用范围更加广泛,而且还可能产生更多的新应用。因此,复合材料在5G上的应用是一个蓝海产业,值得企业深入研究。

【关键词】5G;复合材料;可设计性;蓝海

一、关于5G

通讯技术分为两种途径:有线和无线。在历史上,有线无线各有特点。而现代已经紧密结合,有线从铜缆到光纤,速度和容量提升很大,而5G就是着力解决空中传播,也就是无线部分。所谓5G,也就是第五代移动通信技术,很多人还记得大哥大,砖头一样大,当年拿在手里很神奇,现在只存在于博物馆或影视中了。当然最近一些年通讯发展很快,我们短短时间内见证了2G、3G、4G的跨越式发展。宽带中国、光纤到户,见证了铜缆到光纤。而从有线到无线,万物互联,大数据,虚拟现实,智能城市,需要更新一代的技术提供支撑。 2017年5月,全国首批5G试验网城市确定,分别是:上海市、广州市、苏州市、宁波市。据悉,接下来,中国移动将在上述4个城市开展5G试验网建设、进行5G外场测试。这也意味着,5G正走向现实。

我们就知道,信号在空中传播通过电磁波。小时候用的收音机,从调幅到调频,频率上又分长波和短波。 无线电波是我们通讯的主要波段,从长波到短波,从低频到高频,更高.....手机就是利用中频~超高频进行通信,目前主流的4G LTE,属于超高频和特高频。随着通讯技术的发展,使用的频率是越来越高,频段也越来越宽。目前5G使用频率范围分别定义为不同的FR:FR1(450MHz - 6000MHz)与FR2(24GHz – 52GHz)。

C=λν

根据上述公式可以算出波长,特别是FR2频段,5G使用的是毫米波,毫米波比4G及以前用的波长短,波长越短,绕过物体的能力越差。毫米波最大的缺点就是穿透力差、衰减大。所以5G 移动通信不再依赖大型基站的布建架构,大基站将会有很多死角,而大量的小型基站将成为新的趋势。 

根据天线特性,天线长度应与波长成正比,大约在1/10~1/4之间。而5G使用毫米波也就意味着天线可以做到毫米级。一个基站可以装多个发射天线,而一部手机也可以装多个接受天线,即多输入多输出。 

天线多也会相互干扰,有效地控制这些天线,让它发出的每个电磁波的空间互相抵消或者增强,就可以形成一个很窄的波束,而不是全向发射,有限的能量都集中在特定方向上进行传输,不仅传输距离更远,还避免了信号的干扰,这种将无线信号(电磁波)按特定方向传播的技术叫做波束成形 。通过计算进行信号处理,波束成形可以解决毫米波信号被障碍物阻挡以及远距离衰减的问题。 

5G的上述毫米波、小基站、多进多出、波束成形特点,再加上全双工技术,共5大技术特点,使5G 具备高性能、低延迟与高容量特性!

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