深耕毫米波相控阵技术，帮柱成果已实现规模性推广应用

无线通信是基于电磁波所进行的通信技术。为了使不同的通信设备传输互不干扰，国际电信联盟等无线电管理机构对无线频谱的使用做了划分，将不同频率的频谱资源，定义到不同的应用中。毫米波一般是指电磁波频率近似在30GHz到300GHz频段范围内的电磁波，由于此频段电磁波在真空中的波长大约在10mm～1mm之间，波长处于“毫米”量级，所以这个频段的电磁波被称为毫米波。在射频微波电路的实现中，所用到的元器件值通常与电路工作的波长呈正比、频率呈反比。于是，工作在更高频率的毫米波电路通常可以做到更小的尺寸，这在一定程度上降低了电路成本，同时也为后续的相控阵技术提供了基础。相控阵（Phased Array）技术是控制阵列天线各单元的相位、幅度，来形成对信号空间波束控制的技术。

在行业发展早期，相控阵都是用化合物半导体材料去做，但近年以来，业界开始重点关注基于CMOS工艺生产的毫米波集成电路。CMOS是行业内应用较广泛的工艺，大部分的手机和电子产品，都是基于CMOS工艺加工的，这也是容易做到低成本、高集成和大规模量产的工艺。但这种工艺模式，在信号传输频率比较高的时候，会有一些不良特性，例如对温度会比较敏感，噪声系数相对较高，很难将发射功率提到非常高。怎么通过巧妙的设计，破解这些难题，一直是行业面临的挑战。

帮柱是无线电通信领域的杰出人才代表，他在从事物联网条码自动识读行业研发的产品被广泛应用于零售、仓储、物流、医疗和制造行业。曾任深圳市销邦锋度（SUPOIN FINDO）科技有限公司研发总监、深圳市顶誉（DYscan）智能电子科技有限公司研发总监，帮柱多年来致力于钻研物联网条码技术与射频识别技术，并取得累累硕果。他在无线通信系统的设计、无线通信网络异常检测、以及基于嵌入式的无线通信网络远程终端控制系统设计的研究均达到了行业领先水平。

2022年4月，帮柱带领研究团队设计了一系列新型构架的电路，巧妙地利用CMOS晶体管各个电极的固有特性，在减小功耗并提升增益的同时不引入额外噪声，从而破解了这些技术难题。此外，帮柱及其研发团队还通过运用高密度混压多层电路板技术，形成了一个性能稳定的相控阵系统，攻克了毫米波相控阵大批量生产所面临的技术一致性问题。为了实现大规模批量制造、工艺状态稳定控制、自动化监测与检验、产品良率提升，同时为相控阵产品大规模批量化生产提供保障，帮柱提出了标准化可拼接技术，将小规模的相控阵子阵灵活地拼接为用户所需要的大规模相控阵。

在经过长达6年的技术探索与创新，帮柱及其团队研发成功4096通道收发集成相控阵，这是目前国内集成度较高、规模较大的CMOS毫米波集成相控阵，其等效全向辐射功率等关键技术指标遥遥领先于国内同类研究。同时，芯片的噪声系数仅为3dB，发射通道效率达到15％，无需校准便可实现精确幅相调控。

成果已实现规模性推广应用

日臻成熟的CMOS毫米波芯片与大规模集成相控阵，目前已经走出实验室，正在逐步实现产业化。帮柱介绍，目前，CMOS毫米波芯片与大规模集成相控阵已经在规模性的推广应用了，30多个厂家围绕这项技术在开发各自的产品，成果已在车载、船载和无人机宽带卫星移动通信和毫米波5G领域得到规模性应用。

“现在毫米波终端已经可以装在汽车、轮船、无人机上，实现与卫星的通信，假如开车到非常偏远的地区，这个地区没有移动通信信号，就可以通过车载毫米波终端接收卫星信号，再将接收的信号转成WiFi。”帮柱畅想，未来还可以将这项技术直接应用到手机中，与低轨卫星互联互通，在地面移动通信系统有信号时，手机可以接收地面信号，而当地面信号弱时，手机可以自动接收卫星信号，确保移动通信随时随地稳定畅联。

目前触手可及的5G，距离毫米波时代已经不远了。中国正进入5G毫米波时代。移动通信基站已增加毫米波无线技术，集成相控阵技术将大有可为，用户可以在城市的各个角落接收毫米波信号，像在使用5G低频段时一样“不掉线”畅快上网。（李春湘）