อย่างที่เราทราบกันดีว่า 5G จะมีแถบความถี่ต่ำและแถบความถี่คลื่นสองมิลลิเมตร และความยาวคลื่นของคลื่นมิลลิเมตรนั้นสั้นมากและมีราคาแพงมาก ดังนั้นในการสื่อสาร 5G เราต้องแก้ปัญหานี้
วิธีแก้ปัญหาแรกคือเสาอากาศในตัวของซับสเตรต (SIA)
เสาอากาศประเภทนี้ใช้เทคนิคสองประการเป็นหลัก: เมื่อท่อนำคลื่นที่ว่างเปล่าส่งผ่าน การสูญเสียที่เกิดจากตัวกลางมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นท่อนำคลื่นเปล่าจึงสามารถใช้สำหรับการส่งฟีดได้ อย่างไรก็ตาม มีปัญหาหลายประการ เนื่องจากเป็นท่อนำคลื่นอากาศซึ่งมีขนาดใหญ่มากและไม่สามารถรวมเข้ากับวงจรอื่นได้ จึงเหมาะสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่มีกำลังสูงและมีปริมาณมาก อีกวิธีหนึ่งคือเทคโนโลยีไมโครสตริปไลน์ ซึ่งสามารถผลิตได้ในปริมาณมาก แต่สูญเสียไปในตัวเองในฐานะสื่อกลางในการส่งสัญญาณ และเป็นการยากที่จะสร้างอาร์เรย์เสาอากาศขนาดใหญ่
เทคโนโลยีท่อนำคลื่นแบบรวมพื้นผิวสามารถผลิตได้โดยใช้เทคนิคทั้งสองนี้ เทคนิคนี้เสนอครั้งแรกโดยชุมชนอุตสาหกรรมของญี่ปุ่น ในปีพ.ศ. 2541 พวกเขาได้ตีพิมพ์บทความฉบับแรกเกี่ยวกับโครงสร้างท่อนำคลื่นของการรวมอิเล็กทริก พวกเขากล่าวว่าท่อนำคลื่นถูกนำมาใช้บนพื้นผิวอิเล็กทริกที่บางมาก และใช้เสาขนาดเล็กเพื่อป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและหลีกเลี่ยงการขยายตัวของทั้งสองฝ่าย เข้าใจได้ง่ายว่าเมื่อเสาขนาดเล็กสองเสาแยกจากกันด้วยความยาวคลื่นหนึ่งในสี่ของปลา พลังงานจะไม่รั่วไหลออกมา ซึ่งอาจส่งผลให้มีประสิทธิภาพสูง ได้รับสูง โปรไฟล์ต่ำ ต้นทุนต่ำ ผสานรวมได้ง่าย และสูญเสียต่ำ เสาอากาศ
ด้านล่างขวาของรูปด้านบนคือเสาอากาศ 60GHz ที่สร้างโดยใช้เทคนิคนี้บน LTCC โดยมีอัตราขยาย 25dB และขนาดเซลล์ 8x8
โครงร่างนี้เหมาะสำหรับการประยุกต์ใช้คลื่นมิลลิเมตรที่สถานีฐาน และมีรูปแบบอื่นบนเทอร์มินัลเคลื่อนที่
วิธีที่สองคือการออกแบบเสาอากาศในเสาอากาศแบบรวมแพ็คเกจ (PIA)
เนื่องจากปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของเสาอากาศบนชิปคือการสูญเสียมีขนาดใหญ่เกินไป และขนาดของชิปเองนั้นเล็กมาก การออกแบบเสาอากาศจะเพิ่มต้นทุน ดังนั้นจึงแทบจะไม่สามารถนำไปใช้งานด้านวิศวกรรมขนาดใหญ่ได้ หากเสาอากาศได้รับการออกแบบโดยใช้แพ็คเกจ (ใหญ่กว่าขนาดชิป) เป็นพาหะ ไม่เพียงแต่เสาอากาศเดียวแต่ยังสามารถออกแบบอาเรย์เสาอากาศได้อีกด้วย เพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของปริมาณ การสูญเสีย และต้นทุนของเสาอากาศบนซิลิกอนโดยตรง
ในความเป็นจริง เสาอากาศไม่เพียงแต่อยู่ภายในแพ็คเกจเท่านั้น แต่ยังอยู่ที่ด้านบน ด้านล่าง และรอบๆ แพ็คเกจด้วย
อีกจุดที่ต้องให้ความสนใจคือคุณสามารถใช้บอร์ด PCB เป็นเสาอากาศได้หรือไม่ คำตอบคือใช่
ปัญหาคอขวดที่สำคัญไม่ใช่ตัววัสดุ แต่เป็นปัญหาในการออกแบบวัสดุและปัญหาในการประมวลผล อย่างไรก็ตาม PCB เหมาะสำหรับความถี่ที่ต่ำกว่า 60GHz เท่านั้น แนะนำให้ใช้ LTCC หลังจาก 60GHz แต่หลังจาก 200GHz จะเกิดคอขวดใน LTCC