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5G让我们的手机变丑?天线的锅

解决方法-天线阵列

高难度天线设计并不意味着5G时代的智能机一定会变丑。可以说,5G时代智能机市场可能会迎来新一轮洗牌,真正具有实力的厂商将会脱颖而出,继续为消费者带来颜值与功能俱佳的产品。

事实上,5G天线设计困难重重,但不是没有解决方案。目前,业内普遍看好天线阵列(多天线单元)设计,即将许多相同的单天线按照一定的规律排列组成的天线系统。

当下5G毫米波天线阵列一般是基于相控阵的方式,具体实现方式又可以分为AoB (Antenna on Board,即天线阵列位于系统主板上)、AiP (Antenna in Package,即天线阵列位于芯片的封装内),与AiM (Antenna in Module,即天线阵列与RFIC形成一模组)三种。目前AiM方式为业界普遍接受。

贴片天线(patch antenna)

AiM的毫米波天线阵列为了实现更广的空间覆盖,一般会以辐射波束互补(如broadside radiation,即宽边辐射,与end-fire radiation,即端射)的天线种类(如patch antenna,即贴片天线,与Quasi-Yagi antenna,即准八木天线)进行搭配设计,并基于天线馈点的适当设计,以达到双极化(垂直与水平极化)的覆盖,从而大幅改善毫米波信号的范围和覆盖率。

准八木天线(Quasi-Yagi antenna)

同时,通过在不同位置设置多个毫米波天线阵列,如多个AiM模组,适时切换到其他波束,以避免智能机被外物覆盖(如手)时,可能会出现的单个阵列性能受影响的情况。

多天线阵列的切换,还可能会带来另一个问题。性能较弱的天线阵列切换到性能较强的天线阵列的间隙,可能会漏失大量数据,而造成用户连接体验的显著下降。基于此,是否切换天线阵列,如何缩短切换天线阵列的时间,需要硬件工程师与软件工程师协同合作,更能考验厂商的功底。

高通QTM052毫米波天线模组

另外,小尺寸相控天线阵设计,有助于减少5G天线对内部空间和天线净空区的需求,从而实现更加紧凑的机身设计和更高占比的屏幕。高通于今年10月发布的QTM052毫米波天线模组在上代的基础上缩小25%,进一步减少了5G天线对手机空间的占用。

值得欣慰的是,在今年12月4日举行的第三届骁龙技术峰会上,高通展出的5G原型机相比先前的技术展示机型已经有了相当大的进步,从外形来看,它已经和当下主流的全面屏手机没有太大的差异,等到5G正式落地还有一段时间,这令人对5G时代的手机设计又多了一分期待。

总结

5G时代是全新的时代,不仅是天线设计,基于5G的网络布局,基于5G的生态链,基于5G的应用场景,均对智能机厂商提出了新的挑战。好在,挑战也是机遇。5G时代,真正具有能力的厂商必将脱颖而出,在新时代,实现新的飞跃。

(作者:木兮)

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