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5G天线设计的重难点在于哪里?
- 2021-07-10-

  天线,英文称为天线,是所有通讯设备中较重要的部件之一。它的好坏直接关系到终端的通讯能力和工作效率。

  天线一直是终端设计的重点和难点。 5G的到来,将天线设计的难度推到了难以想象的高度。

  首先,5G终端必须支持多天线技术,才能满足超高传输速率要求。

  5G的超高速(Gbps以上)需要强大的多天线系统性能来支持极强的数据吞吐量。为了实现高速率,5G引入了Massive MIMO(Massive MIMO)技术,终端天线需要同步。 5G还引入了Beamforming(波束成形),终端天线也需要支持。

  其次,5G终端天线必须有合理的布局设计,尽可能的小。

  终端天线一般分为外置天线和内置天线。我们看到更多的外部天线,尺寸更大且独立于设备。内置天线体积小,集成在物联网设备中。

  如今的物联网终端普遍要求体积小、内置天线更美观、市场竞争力更强。因此,越来越多的终端厂商选择内置天线解决方案。

  将 5G 天线放入设备本来就很小的内部空间有多容易?

  天线是敏感元件,对放置的位置和方法有严格的限制,不是随意的。如果布局设计不合理,可能会造成与其他设备的相互干扰和电磁兼容(EMC)问题。

  在5G频段,中低频有Sub-6GHz频段(甚至700MHz频段),高频有毫米波频段。大频率跨度意味着天线尺寸跨度也大。再加上多制式网络的支持,天线必须具备良好的调谐能力,这也大大增加了天线设计的难度。

  在设计天线布局时,还必须考虑用户的使用场景和方法。比如5G手持终端需要考虑手握在哪里,5G滑板车需要考虑天线是否会被骑手的身体挡住等等。

  第三个设计难点在于功耗控制。

  功耗是物联网终端的命脉。如果天线设计不优化,会增加电池消耗率。

  5G作为高性能终端,其固有的功耗设计压力很大。如果天线增加了电池的消耗,那就无异于更糟。试想一下,如果5G终端需要频繁更换电池,用户体验从何说起?如何应对随之而来的成本增加?

  除了以上几点外,终端天线设计中还有很多因素需要考虑,比如新技术、新材料的应用,产品耐用性、可靠性和安装方便性的增强等等。

  对于终端厂商来说,面对如此多的5G天线研发设计挑战,实在是无能为力。

  有的厂家因为忽视了天线的前期设计,在产品定型后发现性能有限,工作效率达不到设计要求,始终不得不花费更多的金钱、时间和精力重新设计天线。

  也有终端厂商,虽然知道天线的重要性,但缺乏天线专业人才,也没有合格的5G天线设计和测试能力,所以束手无策。


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