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5G让我们的手机变丑?天线的锅

导读: 说起天线,想必大家都不陌生,但说起智能机中的天线,也许很多人就不知道了。如今智能机中的天线,是机身内部的一根根小金属片。

有一种说法是,每一款最终出现在我们面前的智能机都是妥协的产物。当然,换个角度我们也可以用平衡这个词。现阶段来说,平衡主要作用于设计与功能。更强的拍摄系统与突出的摄像头,更轻薄的机身与更持久的续航,现阶段都是不可解决的矛盾。

如何取舍,便是平衡的艺术。

显然,消费者与厂商对智能机的愿景总是会领先于实际,由此引发的关于平衡的问题,不仅会存在于智能机发展的过去,存在于现在,更会存在于未来。

5G时代的舍与得

美国夏威夷时间12月4日-6日,高通于夏威夷正式召开第三届骁龙技术峰会。虽然有骁龙855处理器的初登场,但我们都知道,本次峰会的主题,是5G。

5G让我们的手机变丑?天线的锅

5G时代,真的快要来了。

此前,华为与三星均预计将在2020年实现5G网络的商用。国内方面,包括中国移动、联通、电信在内的三大运营商均表示将在2020年实现5G网络的正式商用。而韩国运营商则更为激进,已经于近日正式推出5G网络运营服务。据悉,韩国的5G网络将首先提供给企业使用。

5G更高的传输速率与更低的延迟将改变人们的生活方式,为物联网的普及奠定基础,打开AI生活的大门。看起来,5G时代尽是好事。然而你是否想过,5G时代的智能机,也许会比现在丑得多?

没错,这又是一个设计与功能的取舍问题。而这一次的主角,是天线。

天线设计的难点

说起天线,想必大家都不陌生,但说起智能机中的天线,也许很多人就不知道了。如今智能机中的天线,是机身内部的一根根小金属片。移动数据需要天线,蓝牙功能需要天线、GPS也需要天线。只要涉及到信号传输,就需要天线。

不同天线的长度并不相同。这主要涉及到信号的频段与波长。频段越高,波长越短,天线也就越短(大概为波长的1/4)。

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那么,问题也就来了。

就国内来说,5G一共分有低频与高频两个频段。低频频段为3~5Ghz,和现在4G频段相差不多,天线可以沿用当下的设计。但是,为了满足5G的传输速率要求,就必须提高天线的数量。

MIMO(多输入多输出)多天线技术就此登场。

MIMO技术理解起来也很简单,1x1 MIMO就是1根发射天线与1根接收天线,4x4 MIMO就是4根发射天线与4根接收天线。相比来说,4x4 MIMO在传输速率上肯定是遥遥领先于1x1 MIMO的。毕竟,四车道肯定比一车道运输量更大。

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4x4 MIMO示意图

低频频段使用MIMO多天线技术就能够解决问题,但在高频频段却远远不行。如上文所说,频率越高,波长越短。在5G高频频段,通信波长只有10mm左右(毫米波)。物理学告诉我们,波长越短,传输衰减就越大。

5G创业公司Movindi的研发人员表示,手指、人脸在5G毫米波天线前会产生“临近效应”。不仅会导致信号下降,甚至可能会直接屏蔽信号,死亡之握的概率大大提升。

但是,更大的挑战还在后面。

如今流行的全面屏设计将会成为5G时代天线设计的最大挑战。同许多人想的并不一样,全面屏设计中最难的并不是屏幕设计,而是天线设计。一般来说,手机中的天线是360°全方位辐射的,因此在其附近的一定范围内是要避免出现金属的,这个范围就是“净空区”。

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过往天线的净空区往往放在“下巴”上。然而,全面屏设计大大压缩了“下巴”的面积,一整块具有金属材质的屏幕完全遮住了手机的正面,这就对天线的设计提出了非常非常高的要求。

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具体来说,由于5G毫米波非常短,来自金属的干扰会更加严重,至少需要1.5mm的净空区。而5G手机被人手和人脸遮挡时,信号会开始寻找最低误码率频段。所以在设计5G终端时候,天线安装的位置一开始就要合适,使其易于寻找最合适的频段。

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除了接收性能外,还需考虑空间覆盖度与散热的问题。越广的空间覆盖度越有利于用户的无线体验,但越广的空间覆盖度,往往要牺牲手机外观设计。此外,为防止散热不当对天线系统造成损坏,在整机设计时也要注重材质的把控。

综合来看,由5G天线设计带来的挑战,很可能会迫使厂商抛弃掉金属材质后盖,更改机身的形状和尺寸。如果你对此没有直观的印象,那么看看moto Z3最新的5G模块,就会有答案了。

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