应用于 5G/6G 的高性能无线通信器件及自检测设备的研发及产业化

（一）项目背景

随着 5G 通信技术，辅助驾驶雷达，高铁的车地通信系统，星联网技术以及毫米波无线充电等毫米波相关应用的爆发式增长，对于毫米波频段的无线通信，雷达，遥感遥测等方面的应用需求越来越迫切，对该频段无线性能的评估就显得尤为重要。无论是 5G 毫米波频段的终端、CPE 等设备采用的天线前端，还是车载雷达以及卫星系统，均需要精准高效的 OTA 测试系统。

为了满足 5G 乃至 6G 通信系统对数据容量的需求，设备的天线及通道数目在不断增加。基站天线和通道从 4G 时代的最多 32 接口，增加到 5G 时代的 256 接口以上，天线和微波前端器件的数量成级数增长。然而无论是基站还是终端设备由于实际应用场景安装载体的限制，要求天线排布的越来越紧密，都要求器件的集成化程度越来越高、性能越来越复杂。另外，随着从 5G 到 B5G 到6G 的演进，通信的频率逐渐从 Sub6GHz 上升到毫米波段，频率几乎提升了十倍，相关的通信器件又需要适应新频段的要求。因此，整个行业都迫切的需要小型化，新频段和高性能的通信器件。与此同时，新的频段和新的要求，以及数量的激增，都对相应的检测调试设备提出了新的要求与挑战，特别是能够精准快速自动化实现的性能检测设备，更是在市场上凤毛麟角。

（二）项目简介

目前市场上缺乏能够成套交付新要求的毫米波天线、集成度高的滤波器等无源器件、以及其相应的检测设备的综合性企业，特别是具有从设计，加工，调试到性能检测认证的全产业链能力。基于我们朗普达创始团队的核心技术，我们不但能够提供业界最领先的毫米波天线模组，高性能的滤波器和其他无源器件产品，还可以交付针对这些器件的测试检测设备。这两方面的产品能力互相补充，互相促进，互相拓展，使得朗普达的产品具有客户群体广泛，客户类型多样，能够快速适应市场变化等特点。

我们的毫米波的人工电磁材料技术可以让 5G 基站天线具有比 4G 基站天线更小面积和更多的天线数及接口，极大地提高系统容量和频谱效率；天线阵列宽角扫描技术，可以在不增加天线数目的基础上将手机的覆盖能力提高 70% 以上；是满足新一代无线通信产业对多天线系统小体积、高容量、广覆盖的需求的重要保障，显得尤为迫切和重要。我们基于矢量拟合法的滤波器特性提取和诊断算法，能够更精准的设计高良率的无源器件；同时结合神经网络和人工智能算法，可以适用于我司的滤波器自动检测设备和产线，实现滤波器的无人调试和高效检验交付。

（三）关键技术

1）基于矢量拟合法这一解析方法实现的滤波器特性提取和响应诊断方案。这个方法的技术壁垒较高，要求使用者能够熟练掌握电磁场原理，滤波器电路模型理论，以及数学计算方法等工具。由于这个方法是基于滤波器工作原理开发的，它每一步计算都具有针对性，在经过有限步的计算之后，可以准确提取电路模型。与以前自动调试机器中普遍采用的优化策略相比，该方法不需要提供初始值，而且计算速度更快，因此非常适合用于滤波器自动调试。可以看到在公开发表的文献中关于这类方法的研究我们已处于世界领先水平，我们已经在微波技术领域国际顶级期刊《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》发表了一系列相关的研究成果，攻克了高阶、具有复杂耦合结构滤波器的计算机辅助诊断问题。

2）大规模多天线密布技术。采用人造电磁材料的特殊特性，改变天线近场的等效煤质参数，进而改变天线辐射和耦合场分布，最终实现天线之间相关性降低和辐射增益提高。通过该种方式，可以将天线之间的间距从原来的大于半波长，缩减到小于0.3波长，达到极致的多天线阵列口径缩减的效果。使得无论是Sub6GHz天线还是毫米波天线，都可以实现比业界水平还要小30%左右。

3）阵列宽角扫描技术。继续利用人工电磁材料的同相反射特性，展宽了方向图的覆盖范围，使得朗普达设计的毫米波天线模组，具有传统天线阵列所不具有的超宽的覆盖能力，从图中可以看到，朗普达的毫米波模组，两套就可以实现300度的空间覆盖，效率超过80%，而高通最先进的毫米波模组，两套只能实现90度覆盖，即使使用三套，也只能覆盖270度。可见朗普达宽角扫描技术的巨大优势。

图1 毫米波模组

4）超宽带高精度测试探头和独有的天线辐射场转换算法。朗普达有专利设计的可以覆盖6-60GHz的超宽带双极化探头，通过四脊喇叭的精细设计，和高精度的分块组装，实现了目前市面上最宽带的探头，使得传统需要三个探头分段覆盖的频段，缩减到一个探头可覆盖。大大便利了用户的测试，提高了测试效率。目前该设计已经申请了发明专利和外观专利保护，成为了朗普达天线OTA测试设备的杀手锏。与此同时，我司具有源自国家天线与微波技术重点实验室的天线辐射场核心算法，我司在此基础上，进行了算法的二次开发和升级，可以实现精度0.1°的全球面辐射场转换，能够精准的外推出天线模组在实际移动通信环境下的实际特性，具有高效率，高精度及可二次开发的特点。

图2 朗普达毫米波移动式测试箱LMD-MTS-112-01

图3 朗普达毫米波紧缩场测试系统LMD-CRTS-211