基于第五代 （5G） 移動通信系統的服務已經開始，除了只需數秒就可以下載電影的“超快速度和大容量”之外，其還擁有“多個并發連接”和“超低延遲”的特點。TDK 計劃提供低溫共燒陶瓷封裝天線 （LTCC AiP）（*1）設備，此類設備將成為 5G 多天線的關鍵元件，在小型蜂窩基站中發揮重要作用。

多天線對5G市場中日益擴張的小型蜂窩基站提出挑戰

隨著萬物互連的 IoT/IoE 社會的出現，人們的關注點逐漸轉向作為關鍵基礎設施元素的 5G 通信，并預測該市場將會得到快速增長。雖然 5G 相關產品的市場只是初具雛形，但在 2023 年，全球市場價值預計將達到 380 億美元。與小型蜂窩基站相關的產品與服務預計將占到該總價值的 70% 左右。（Fuji Chimera Research Institute， Inc.《實現 5G/高速大容量通信的核心技術未來展望》，2018 年）

之所以會實現快速增長，原因在于 5G 通信使用的是毫米波（*2），所以每個 5G 基站僅涵蓋有限的區域。因此，5G 通信網絡配置的特點是擁有大量小型蜂窩基站，這些基站在最初安裝時將覆蓋通過傳統通信基站提供覆蓋范圍的每個宏基站。此外，由于毫米波容易被物體屏蔽，因此在火車站、購物商場和體育館等地點需要安裝更多的小型蜂窩基站。

5G 通信的特點

? 超快速度/大容量 - 通信速度比 4G 快 10 倍。即使是一部高清電影也可在數秒內下載完畢。

? 多個并發連接 - 每 km2 可連接100 萬個終端，不會出現通信延遲。

? 超低延遲 - 通信延遲是 4G 的十分之一（約 1 毫秒）。預計將應用于無人駕駛和遠程手術領域。

集成多個天線元件的多天線在小型蜂窩基站中發揮著重要的作用。5G 通信的關鍵技術是波束形成（*3），該技術將無線電波轉換為波束，然后將波束傳輸到每個終端。例如，在體育場舉行的體育賽事中，該技術可將各個角度的運動員動作傳輸至大量觀眾終端，實時同步廣播多場比賽，并提供增強現實觀眾服務。該技術將實現全新的賽事觀賞方式。

在波束形成過程中，通過控制從多天線的天線元件輻射出的信號相位，將無線電波轉換為波束。因此，集成多個天線元件的陣列天線逐漸發展成了多天線。由于帶通濾波器 （BPF） 和集成電路 （IC） 也連接至陣列天線，所以這些天線需要外形小巧且纖薄，并確保整個系統的高級功能。

5G 通信中的波束形成

外形更小巧、更纖薄的復合設備為5G提供多天線解決方案

TDK 利用多年來累積的獨有 LTCC 技術為 5G 小型蜂窩基站開發了將天線元件與 BPF 集成到 LTCC 多層基板中的“LTCC AiP 設備”。該設備的一個關鍵特點是在天線層采用了新開發的低介電材料，因此即使是在毫米波段也能獲得高增益。其他優勢包括出色的環境適應能力和散熱效果以及設計和評估自由度，該設備為 5G 通信基站多天線提供出色性能。

LTCC 技術是為生產高頻元件等而開發的構造方法。為在相對低溫下（大約 900°C）燒結而開發的陶瓷板材經過多層壓制，可實現低溫燒結，金屬導體微觀布線路徑在介電陶瓷板上形成，導體圖案使其能夠充當電感器或電容器。由于用于電容器層和電感器層的片材材料不同，所以需要高級共燒技術。對于不同材料的此類共燒，TDK 率先提出一種高級 LTCC 構造方法，并已實現了用于移動通信終端的高頻過濾器和前端模塊的商業化。

由多個元件（如電容器和電感器）組成的電路在介電板材上印刷和積層。與在印刷基板上高密度安裝元件相比，這可節省更多的空間。

在萬物通過互聯網連接的 IoT/IoE 社會中，5G 通信網絡預計將成為通信基礎設施中不可或缺的一部分。TDK 將持續供應各種支持 5G 通信網絡的產品和技術服務，包括用于通信電路、感應、噪聲抑制和電池的產品與服務。

支持5G通信的部分TDK產品

LTCC AiP 設備是一種復合設備，其將 4 x 4 天線元件、BPF 和其他電路集成到 LTCC 多層基板中。通過使用低介電 LTCC 材料，可在毫米波段實現卓越的低損耗性能。該產品非常適合用于 5G 通信基站的陣列天線。

我們對未來的構想

面向未來，我們對5G通信也有著無數的構想。TDK的射頻元件為實現5G提供支持，比如，實現全球數百萬移動設備的實時體育賽事廣播。