電子發(fā)燒友網報道（文/李寧遠）不管是在消費電子領域，工業(yè)自動化領域，還是在汽車自動駕駛領域，毫米波的應用現(xiàn)在越來越多，實現(xiàn)了更智能化的感知通信體驗。通常，毫米波模塊安裝在由收發(fā)器、天線、電源管理電路、存儲器和接口外設組成的印刷電路板上。

其中毫米波天線在毫米波組件中的地位舉足輕重。毫米波波長要比低頻率波波長短很多，而天線尺寸與電磁波波長成正比，因此毫米波天線的尺寸要比低頻率天線小很多，也因此波束寬度要小很多，能量更加集中。

雖然客觀上毫米波雷達天線尺寸小一些，但是不同的天線技術會直接影響到天線在板上損耗和效率，尤其是損耗這一方面，毫米波的路徑損耗本身就會比低頻率波大。可以說毫米波天線集成技術是實現(xiàn)毫米波高分辨數(shù)據流、移動分布式計算等應用場景的關鍵技術。

毫米波天線陣列實現(xiàn)方式

目前毫米波天線集成的實現(xiàn)方式可分為兩大類——AoC和AiP。AoC天線將輻射原件直接集成到射頻芯片棧的后端，這種集成方式可以在一個僅幾平方毫米小尺寸單一模塊上做到沒有任何射頻互連和射頻與基帶功能的相互集成。AiP則基于封裝材料與工藝，將天線與芯片集成在封裝內，實現(xiàn)系統(tǒng)級無線功能。

AoC技術需要先進的后處理步驟或封裝工藝，以減少嚴重的介電損耗。在當前的技術條件下，這種集成方式目前看來競爭力并不在毫米波頻段，該天線集成技術在成本和性能上的性價比更適合較毫米波有更高寬帶和更高載波頻率的頻段。

AiP技術可以說是5G毫米波頻段毫米波終端天線最適合的方案。AiP技術能兼顧天線性能、成本及體積，相比傳統(tǒng)天線與射頻模塊的分散式設計更順應硅基半導體工藝集成度提高的潮流。AiP天線集成技術進一步將各類通信元件，如傳送收發(fā)器、電源管理芯片、射頻前端等元件與天線整并在一起，達到縮小厚度與減少PCB面積的目的。目前大多數(shù)60GHz無線通信和雷達芯片都采用了AiP技術。

AiP技術助力下的毫米波

毫米波對于垂直行業(yè)的價值已經得到各產業(yè)界廣泛的認同，AiP天線技術無疑在其中發(fā)揮了重要作用。利用AiP天線技術，布板空間的節(jié)省大大降低了模塊的外形尺寸，器件到天線的布線距離縮短也有利于降低功率損耗。另一方面，我們知道PCB 上的天線是需要使用高頻基板材料的，AiP天線技術可以降低天線對高頻基板材料的需求。如TI的AiP技術利用倒裝芯片封裝技術直接將天線集成到無塑封裝基板上，防止因天線穿過塑封材料時產生損耗而降低效率并導致雜散輻射。

在各種需要傳感器感知環(huán)境的場景里，可以說有著毫米波雷達廣闊的用武之地，AiP天線技術則幫助毫米波雷達大大強化了近場感知能力。下圖是加特蘭基于AiP毫米波雷達的人員檢測演示截圖，從3D追蹤效果來看AiP技術大大增加了雷達的距離分辨率，而且視野足夠寬闊。在汽車ADAS應用里，利用AiP高度集成的毫米波傳感器也能應用在各種檢測中，點云效果也很優(yōu)秀。AiP毫米波雷達解決了普通毫米波雷達尺寸大、功耗高等一系列問題。

在通信方面AiP技術同樣效果明顯，雖說5G毫米波特性帶動了天線尺寸縮小，但將不同元件整合在單一封裝中，仍然會存在散熱等諸多問題。高通的QTM毫米波模塊方案也是利用AiP天線技術解決這些問題，在5G毫米波通信集成天線封裝模塊上處于領先地位。5G毫米波模塊的升級也帶動了天線封裝AiP技術的持續(xù)發(fā)展。

小結

天線集成的根本是將一個相控陣所需的所有組件集成到一個芯片上，這是硅基毫米波天線系統(tǒng)的優(yōu)勢所在。在毫米波應用大放異彩的今天，AiP技術優(yōu)化了毫米波性能，給予了毫米波充裕的設計靈活性，也將毫米波推向更多的應用領域。