数码狂人5G手机天线技术及工艺详谈


根据工信部、中国IMT-2020(5G)推进组的工作部署、三大运营商的5G商用计划 , 我国于2017年展开5G网络第二阶段测试 , 并于当年年底完成 。 5G来了 。 相比4G , 那么手机中天线有什么不同?

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一、5G是什么?
通讯中的5G(概念) , 即第五代移动电话行动通信标准 , 也称第五代移动通信技术 。 5G(第五代移动通信技术)是目前正在推进的4G(第四代移动通信技术)之后的延伸 。
5G与4G、3G、2G不同 , 5G并不是一个单一的无线接入技术 , 也不是几个全新的无线接入技术 , 而是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术(4G后向演进技术)集成后的解决方案总称 。 从某种程度上讲 , 5G是一个真正意义上的融合网络 , 是传输速率可以达到10Gbps的移动通信技术 。
5G最显著的特点是高速 , 按规划速率会高达10~50Gbps , 人均月流量大约有36TB 。 4G的发展最高可以达到峰值1G的上网速率 , 而5G则可以最高达到10G 。 这意味着 , 在5G网络环境下 , 一部超高清画质的电影1秒内就可以下载完成 。 与4G网络相比 , 5G网络不仅传输速率更高 , 而且在传输中呈现出低时延、高可靠、低功耗的特点 , 低功耗能更好地支持物联网应用 。
二、5G何时能商用?2020年!
华为在2013年11月宣布 , 将在未来的5年投入6亿美元用于5G研发 , 预计首个5G商用网络将于2020年面世 。
三星对于5G网络商用的预期也是2020年 。 2013年2月 , 欧盟宣布 , 将拨款5000万欧元 , 加快5G移动技术的发展 , 计划到2020年推出成熟的标准 。 而日本运营商NTT DoCoMo 2013年10月表示 , 考虑在2020年东京奥运会前商用5G 。
无线通信技术通常每10年更新一代 , 2000年3G开始成熟并商用 , 2010年4G开始成熟并商用 , 现在研究5G , 2020年成熟应该是符合规律的预期 。
三、5G重点和网络射频部分简介
1、基站和终端
5G网络是一个密集分布基站网络 , 基站分布密度比前几代移动系统都高 。
其中 , 基站移动终端之间采用28Ghz的毫米波频段通讯 。 基站天线系统采用相控阵天线体制 。 波束在垂直和水平两个方向交叉极化 , 以实现更高的用户密度和增加系统用户容量 。

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5G终端具备自选基站能力 , 可以根据基站误码率挑选误码率低的基站和信道通讯 。

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实现以上这些功能 , 依赖阵列天线技术 , 基站和终端都用到了毫米波相控阵天线 。 终端中天线阵列为nXn点阵;

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2、回顾下终端中天线技术
手机中布满了天线 , 从GPS、蓝牙、wifi、2G、3G、4G等频段 。 频率越低 , 尺寸越大 。 毫米波 , 顾名思义 , 其波长尺度在10mm内了 , 照波长四分之一计算 , 约2.5mm的点阵 , 就是组成有规则间距的阵列 。

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4G的天线一般布置在手机上下端部和侧面 , 采用了LDS(立体电路的一种制造工艺 , 激光在3D曲面塑胶上选择性沉积金属工艺)和FPC(柔性线路板)配合侧面金属边框来实现终端天线功能:

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