来源：半导体产业园
关于介绍5G，这部分内容实在是太多，一篇文章肯定不够。上一篇我们从宏观来介绍，这次我们继续聊5G，重点是频率。
我们还是从上一篇中最重要的这个图说起。
这张图的所有内容是放在手机里面的。我们这里只需要知道天线发出的是电磁波就可以了。前面涉及到什么芯片，我们下一篇再介绍。我相信这样聊完之后，再理解常见的功率器件，基带芯片的功能，就会很容易。也更容易知道为什么现在各个半导体巨头挤破脑袋也要研发5G芯片。
先看一个例子好，我们先聊一个例子，现在有一条羊肠小道，是5m宽，左边悬崖，右边峭壁，每天只能走很少的车子。但是现在老百姓生活好了，买车的人多了，这条车道肯定不够，为了满足需求，只能将这条路改成盘山公路，由于条件允许了，所以将原来5m宽的马路加宽成10m宽，交通堵塞的问题立马解决了。然而车虽然不堵了，但是也刺激了一部分人买车的需求，因为原来很多人不买车就是因为太堵。很快，这条马路又开始堵了，于是有关部门开始挖隧道了，直接穿山而过，而且现实条件更加允许加宽马路，于是加宽到20m。终于，这条马路暂时不堵车了。
但是在这个发展中，我们意识到如果引入竞争会更好，也就是说不能把修路这个项目给一个人，要给三个人，要不然他偷工减料也没办法。所以我们把修隧道这个工程承包给甲乙丙三个人，每人修一条隧道。而且每条隧道门口挂一个牌子，牌子上写了甲乙丙三个人的名字。但是不能让他们随便挖啊，这尼玛如果挖的太多，山体滑坡，隧道出现安全隐患就非常危险了。所以我们指定在这个山的某三个位置ABC修建，而且规定这三个人分别能修多宽的隧道。
修好隧道后，就要开始跑汽车了，但是现在汽车非常多，经常发生交通事故。于是人们想了两个办法来减少交通事故的发生。一个是在这条马路的中间加了一条绿化带，左侧是走A方向，右侧是走相反的B方向。这样就大大减少了交通事故发生的次数。还有一个方法就是限时，这个时间段内只能A方向，另一个时间段内走B方向，这两个时间段来回切换。于是人们就能在这条路上痛快的速度与激情了。
再看一个公式其实不论是光波还是电波都属于电磁波，电磁波具有波粒二象性。额，说好要用大白话，先不用管波粒二象性。我们先要知道电磁波的传输速度，也就是光的速度--30Wkm/s，这是宇宙已知最快速度了。还有一个公式，就是 C是光速，就是30WKm/s. 是波长，v是频率。这是一个恒等式，只要是电磁波，C是一定的， 和v在变化。我们现在的所有无线电技术，通信技术，都是通过这个公式演变的。
为什么4G比3G快在2G，3G，4G的演变过程中，频率是不断变化的。但是有一个大方向，就是频率越来越高。频率高了之后，带宽就会越高。比如2MHz-1MHz=1MHz，但是2GHz-1GHz=1GHz。1GHz比1MHz带宽多了3个数量级（这里的G是数学上的G，也就是你流量多少的那个G，不是3G，4G的那个G）。
2G，3G，4G使用的频率就是例子中的羊肠小道，盘山公路和隧道。而5m宽，10m宽和20m宽的马路就是对应的带宽。马路宽了，一次性通过的车就多了，所以带宽宽了网速也就快了。
工信部给移动公司发4G拍照，反应到上面例子中，就是交通部门把修建隧道这个项目给了甲这个人。
为什么手机还挑运营商有人可能会问，既然这样，我们就可以使劲加频率了啊，这样得到的带宽会更大，速度会越快。
理论上来讲，带宽是无限的。但是现在技术能应用的其实是很有限，我们看下面这两张图。
我们无线电通信主要研究的是10的6次方到10的11次方这个范围，更小的频率被一些军用，电报，科研等等占领。更高的频率，有的用在医疗方面，有的还没有技术来实现应用（一些实验室搞的光通信就是用光波范围，频率特别高）。
而且在这些能使用的频率上，有一部分是被航空，国际公共通信等等占领。而且各个频率范围被工信部严格管制，不准私自利用。所以能够让我们使用的频率宽度其实也不大，这也是一个非常宝贵的资源。
和我们上面的例子对应，我们就知道，三个承包商甲乙丙分别是移动，联通，电信。A位置代表的是移动分到的频段（2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz这两部分在例子中都表示A位置），所以移动能够建设的隧道宽度最多就是260MHz。其他两个乙和丙就不多说了，我相信你肯定能明白。
看到这里，我们又要引出一个问题。为什么在早期的时候，手机美版，韩版，日版，港版有的不能用电信，有的不能用联通，有的不能用移动? 而且在前几年，三家运营商还发布自己的特定手机。就是因为这个频段的原因，因为每个国家或地区发行给运营商的频段不一样，中国给移动发行的是这个频段，但是韩国给他们国家发行的频段不是这个频段，所以韩版手机拿到中国不能使用移动的sim卡。同样的，如果这个手机只支持某一家运营商的频段，比如移动，这就是移动定制手机，联通号码是用不了的（也就是说，既然你从A位置进了甲的隧道，就不能进入乙修建的隧道了）。
恩恩，看到这里我相信你已经明白了。那么又带来一个新问题。现在的全网通手机是怎么来的。我们一起看下一part。
全网通手机是怎么来的简单的一句话，就是因为半导体技术的发展才会有全网通手机。
这里有一个无线电中的概念，如果电磁波的频率越高，想通过天线把它发送出去的功率就需要更大。所以不同频段的带宽所需要的发射功率是不一样的。而且这个功率和天线都是由手机来提供的。所以全网通手机就需要把这三家运营商的所需功率器件（或者说是射频前端器件）都包含进去。如果都包含进去，无论我使用什么卡，都可以找到对应的功率器件。这样的话，就支持全网通了。至于怎么把这些功率器件都装进手机，就是我们半导体工作者所做的贡献了。（我知道除了功率，双工器，滤波器等等在不同频段下也不一样，这里只是为了举个例子，方便说明）
当然你可能会说，管那么多干嘛，我求出全世界所有国家使用的频段功率最大值，然后只做一个芯片不就够了吗？什么频段都能发送。说实话，这样做在理论上是可行的，但是这样的芯片成本会很高，因为你需要集成太多东西了，芯片大小先不说，而且耗电量也很高，里面的时序也很难控制。所以大部分的基带芯片厂商（比如高通，英特尔，展锐，MTK）都集成主流的通信频段。
就拿现在的4G手机来说，很多时候大家都会听到多少模多少频的概念，比如5模13频，5模17频。其中13频，17频就是指支持的频率有多少个。能支持的频率越多，手机的漫游性就越高，比如你的4G手机在中国是运行在1900MHz上，但是如果你哪天去法国了，法国的4G是在1800MHz上，如果你的手机里面不支持这个频率，那你的手机在法国就上不了4G网络。
通常情况下，我们的频率会划分为Band1，Band2......来代替具体的频率数字。下面是具体的4G频率对应表，感兴趣的朋友可以了解一下。
不知道大家在看的时候有没有发现最右边有一列是写着TDD或者FDD，其实这是支持的通信模式，也就是5模13频中的“5模”，如果想知道具体的内容，还是要看下一part.....
手机模式问题大家都知道对于每个个体而言，手机是一个双向的交流工具，也就是说它既可以发送信号（你讲话给对方），也可以接收信号（听到别人的讲话）。它不像是广播，你只能听，不能说。也不像对讲机，必须等另外一个人说完之后才能自己讲话。但是手机为什么就能实现双向通信呢？就是因为这个通信模式的区分，它的主要作用只有一个，区分发送和接受信号。而区分的方法就是FDD和TDD，实现这个的部分就叫做手机里的双工器（有得时候是一个单独的芯片，但是大部分是集成在基带芯片或者射频芯片里面）。
FDD的全称是频分双工（Frequency Division Duplexing），也就是用不同的频率来区分你是发送的信号还是接收的信号。TDD的全称是时分双工（Time Division Duplexing），它是用不同的时间来区分发送信号和接收信号。
大家还记得上面的那个例子吗？如果不对车道进行交通管制，那是不是经常发生交通事故，放到我们这里来，就是造成手机分不清发送还是接收，容易造成混乱。那把车道划分为AB两个方向，也就是说一条路只走A方向，一条路只走B方向，是不是就是分开了？如果放到我们这里，车道就是频段，这种划分道路的方式就是FDD的方式，也就是用不同的频率来表示接收信号还是发送信号。那另外一种限时方式呢？不同时间走不同方向的车。那肯定就是TDD喽。大家可能会问，既然是限时，为什么我在打电话的时候感觉不出来，两个人是同时说话的啊。那是因为这个时间特别短，短到你耳朵听不出来。比如你用相机给你的电视机拍照，会出现很多条纹，说明电视机屏幕也是不断刷新的，但是我们的眼睛根本体会不到，速度太快了。所以认为它是不动的。
OK，看到这里，我相信你已经有些累了，毕竟上面BB了太多。我在这里就不多BB了。
看懂上面的内容，我相信你已经对手机的通信架构了解的差不多了。
有人问我这个问题：
为什么电影中的一个人，背着一个发包机，那时候也没有基站，电报真的能发这么远吗？
第一，电报中使用的频率是非常低的，还记得上面提到过的功率和波长的关系吗？它不需要很大的功率就可以将信号发出去，所以他不需要背一个很大的设备。
第二，波长越长，绕射能力越好，也就是说这个电磁波是可以穿过楼房等等一般建筑物，甚至可以穿过大山。所以真的可以“非直线传播”。
第三，电报使用的频率真的很特殊，这个频率是可以利用地球的电离层反射传播。士兵发送电报，无线电波打到电离层，然后反射到里面，地面再反射，再到电离层反射....所以它不需要基站也会传送很远，因为大气本身就是一个基站功能。当然我们手机的这个频段会被大气直接吸收，所以必须要用基站来传送信号，这样才能实现长距离传输。
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