自動駕駛、遠程醫療、智能工廠、VR/AR……一大波改變我們工作和生活方式的應用，伴隨著首個完整的3GPP R15標準終結，正照進現實。

一切得益于5G網絡的極低時延、超高速率和更廣連接三大特性。而工作在高頻之下的5G網絡在這些應用場景下更是游刃有余。

這是因為，高頻移動通信工作在6GHz以上頻段，可用帶寬大，例如28GHz毫米波頻段的可用頻譜帶寬可達1GHz，能夠數十倍提升網絡速率，從而滿足這些對速率有著極高要求的應用。

目前，國外主流運營商已經基于高頻段的5G網絡進行試驗，驗證各種應用場景的可能性。反觀國內，由于高頻核心技術和核心器件多被國外掌握，高頻通信的發展速度要落后于中低頻通信。

“我國高頻通信發展仍然面臨諸多挑戰，諸如高頻器件核心技術更多掌握在國外公司、高頻器件成本偏高、高頻信道模型特性不完善、高頻設備產業鏈不成熟等問題。” 羅德與施瓦茨公司產品經理馬志剛向《通信產業報》(網)記者表示。

高頻通信是短板

一般來說，通信業將3GHz以下頻段稱為低頻，6GHz以上頻段稱為高頻。

由于低頻覆蓋廣、信號強等優勢，4G之前的移動通信時代，我國一直采用低頻通信，頻譜資源橫跨800MHz-900MHz和1.8GHz-2.4GHz。不過，這在降低建網難度的同時也造成了寶貴的低頻資源所剩無幾，僅留的幾十兆3.5GHz頻譜已無法滿足5G建網需求。

于是，高頻通信需求日益凸顯。但不容忽視的是，高頻自身也存在著較大的缺陷，

衰減較大，且繞射能力較弱。因此，將5G部署在毫米波頻段下必須克服其穿透力差、衰減大的缺點，對5G通信設備提出更加嚴苛的要求。

“高頻器件不成熟是我國發展高頻通信急需解決的問題。”中國移動通信研究院專家撰文指出同樣的挑戰。

射頻器件依賴進口

那么，諸多專家直指的高頻器件難題具體有什么呢?

北京郵電大學教授張平在接受《通信產業報》(網)記者專訪時指出，高頻通信核心器件主要是射頻。在射頻前端，濾波器、功放等芯片要解決小型化和功耗問題;而在射頻后端，數模轉換(AD/DC)是最大的問題。

“目前，小型化和高精度數模轉換芯片幾乎全部依賴進口。”他指出。

據悉，射頻處理單元主要分為四大模塊，即中頻模塊、收發機模塊、功放和濾波模塊。數字中頻模塊用于光傳輸的調制解調、數字上下變頻、模數轉換等，收發機模塊完成中頻信號到射頻信號的變換，再經過功放和濾波模塊，將射頻信號通過天線口發射出去。

其中，濾波器約占整體成本50%，是射頻的重要組成部分。但是，在濾波器方面，主要供貨廠商為美國企業Avago、Qorvo、Skyworks以及日本企業TDK、村田、太陽誘電，我國必須完全依靠進口。

數模轉換器，簡單說就是將模擬信號轉換為數字信號，而這些技術同樣多掌握在美國、日本、德國等國家手中。張平向記者表示，中國A/D芯片的設計水平和生產工藝與國際巨頭相比仍存較大差距，還無法生產出可替代產品，基本完全依賴進口。

在低頻通信時代，我國未完成射頻芯片的突破，到了高頻通信時代，挑戰難度更上一層樓。

“高頻通信自身損耗比較大，再加上5G大規模多天線(Massive MIMO)技術的應用，對射頻芯片功耗和小型化要求更高，從而對通信設備的材料要求更高。”張平表示。

可以看到，高頻通信的射頻是一個普遍性難題。全球領先的射頻相關企業已經展開了5G高頻通信所需的射頻芯片研發。

目前，博通在2016年推出了主要針對60GHz頻段WiFi標準(802.11.ad)的毫米波收發機芯片BCM20138，并積極推出滿足移動網絡需求的高頻射頻器件。

非一日之功，無線射頻是長跑

“我國想要在高頻通信的射頻領域取得突破，還有很多工作要做。”張平指出。

實際上，任何技術的實現都并非一日之功，而是需要相當長時間的技術積累。

“國外在某些技術上突出實際上是幾百年的積累，可以說是幾代人的傳承。比如數模轉換，雖然是個小器件，但是卻要求對算法、ADC自動分離控制、器件精度掌握純熟。我國技術積累時間短，要想追上國外先進技術，真的需要工匠精神，踏踏實實地深耕技術，打破技術壁壘。”張平表示。

目前，對集成度要求不高的基站射頻器件上，我國已經有部分廠商有能力提供產品，例如武漢凡谷、大富科技等。同時，我國也有一些濾波器研究公司進行持續投入，諸如麥捷科技、長盈精密等。

在今年的巴塞展上，武漢凡谷展示了針對5G Massive MIMO的小型化介質濾波器產品，還發布了應用于不同場景的全新RF技術解決方案，實現更小體積、更低成本、更優性能。

目前，5G首版完整的端到端標準(3GPP R15)標準已經凍結，5G產業正在走向加速期。雖然諸如數模轉換器、濾波器此類器件單價不高，但在未來5G時代，隨著基站建設數量的增多，其產品需求量將很大。

賽迪智庫無線電管理研究所彭健在接受《通信產業報》(網)采訪時，提出兩點建議。

首先，面向5G高頻射頻器件的研發，我國要盡早劃分頻譜，這樣有利于產業鏈各方協同，從材料選擇、芯片設計到封裝盡早協同，有利于高頻器件開發。

其次，要加強開放合作，吸取國外成功的技術經驗，例如，美國在2016年就率先為5G劃分高頻頻譜，提早布局高頻通信，一些先進技術要借鑒。

記者手札

“日積月累”是最快捷徑

高頻通信能大幅度提升網絡容量、提高網絡速率，將成為5G博弈后半場的主角。然而頻段越高、波長越短，毫米波也有穿透性差、衰減大的缺點，這將對射頻器件(功放、濾波器、數模轉換器)提出更高要求。

我國在射頻領域的落后是不爭的事實，雖然在低頻通信時代全力追趕，但和國外相比還差距甚遠，關鍵的射頻器件幾乎全部依賴進口。到了高頻通信時代，挑戰將更大。

我們必須認識到，技術的積累并非一日之功，美國、日本等領先技術的掌握是幾代人傳承的結果。我國要想盡快補齊短板，唯有站在巨人的肩膀上，吸取國外領先技術經驗;更重要的是，用工匠精神去研發，去攻關，腳踏實地，仰望高頻通信的星空。