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从大哥大到iPhoneXS天线技术已改头换面
时间:2021-03-29 19:02

  现在美国、韩国已经为5G划分毫米波(mmWave)的高频频谱,中国三大运营商的5G低频(Sub-6)频段也已划分完成,但是中国对于毫米波频段划分还在征求意见阶段。

  除了通讯功能之外,手机的Wi-Fi、蓝牙、GPS、NFC等功能,都需要用到不同的天线,甚至于最近逐渐火起来的无线充电,用的充电线圈也是一种天线。

  20世纪90年代的2G手机天线则有两个天线单极和螺旋,只能支持单个频段。诺基亚1011和摩托罗拉M300只能支持单个频段的通信。

  1997年,摩托罗拉发布了首个双频GSM手机mr601,可以支持GSM900和GSM1800双频,因此有螺旋和鞭状两根天线年诺基亚推出了Nokia 3210,是一个完全内置的天线G Nokia 6630手机,可以真正意义上支持全球漫游,是第一个双模三频段手机,所使用的天线也是多天线内置。

  FPC是Flexible Printed Circuit Board的简称,中文名叫软板,又叫做柔性电路板。它是以柔性覆铜板(FCCL)制成,配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好。

  高频带来的衰减问题,从空间传播上可以用MIMO多天线和波束赋形来解决,但是在手机内部为了保证信号的完整性,也需要射频前端RFFE尽可能靠近毫米波天线日,高通宣布推出全球首款面向智能手机和其他移动终端的全集成5G新空口毫米波及sub-6GH下射频模组:Qualcomm QTM052毫米波天线模组系列、Qualcomm QPM56xx sub-6GHz射频模组系列。Qualcomm QTM052将无线电收发器,电源管理IC,RF前端组件和相控天线阵列集成在一起。

  与此同时,多天线之间也存在隔离度问题。MIMO天线不再是传统的一根导线分频段取信号模式,在手机狭小的空间中,连续成片设计天线区域有限,后盖应该是最佳的布设天线的区域。

  而在5G中设备中,由于MIMO技术和波束赋形都会带来能量消耗的进一步提高,电池性能问题会在后4G和5G时代变得更加突出。

  5G时代的SoC设计也受到限制,主要原因是进入纳米级制程后摩尔定律速度放缓。因此,能量效率的提高变得并不显著会继续为制约5G手机的设计。目前看来,新材料制程,如基于传统硅的三五族化合物,基于SOI的CMOS工艺,FinFET、SiGe以及InP可能会在5G SoC设计中贡献力量。

  5G手机的多层板设计也需要更加紧凑,并且需要集成进入更多的SoC芯片组来增加各种应用、配合新标准和技术。

  手机外壳会对天线性能产生重大影响。天线在装配在手机壳当中后,还要求天线具有高效率和低SAR比吸收率。因此,手机中的天线设计是应该考虑到金属外壳、手机壳等的复合设计。

  窄边框和金属壳是目前手机的主流趋势,因为具有保护性能好、美观、可携带以及散热方面的优势。毫米波天线由于本身尺寸很小在空间排不上难度不大,但是手机金属壳会严重影响天线、金属微波屏蔽罩

  手机内部的显示器、高压包和电路板等元器件在工作时发出高强度的电磁辐射,屏蔽罩可以起到屏蔽的作用,将部分的电磁波拦在罩内,从而保护使用者受电磁辐射的危害,同时避免对周围其它电器的干扰、在一定程度上还确保了元器件免受灰尘,延长显示器使用寿命。

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