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关于手机天线,关于5G那些事

今天跟大家聊一个“小东东”,那就是天线。

手机必须要有天线。但是细心的各位一定发现了,我们现在用的手机,早已没有了以前的那个“小辫子”:



这是为什么呢?

随着1G、2G、3G、4G的演进,我们手机的通信频率逐渐在往高频段发展。

而手机通信频段越高,波长就越短,天线也就越短。


天线变短之后,逐渐就从以前流行的外置天线,变成了现在普遍的内置天线。


手机天线的演变


天线都藏在了手机里面,而且还不止一根噢。


除了主通信芯片用于访问运营商网络,手机还有Wi-Fi功能、蓝牙功能、GPS功能,以及NFC功能,都需要不同的天线。

甚至,现在逐渐流行的无线充电,用的充电线圈也是一种天线。


手机里,塞满了各种各样的天线


这些天线,早已不是我们通常所知道的那副模样,现在都变成了一根一根的小金属片。不同的用途,就有不同的天线长度。


各种用途的天线长度



内置天线,一般分为3种工艺:

第一种,是FPC(Flexible Printed Circuit,柔性电路板)。


FPC天线


FPC天线(有的手机内部走线,也是FPC)

简单来说,就是用塑料膜中间夹着铜薄膜做成的导线。

我们就以iPhone为例,从第一代开始的早期iPhone,就是采用FPC天线设计。


第二种,是LDS(Laser-Direct-structuring,激光直接成型技术)。


LDS天线


这种也不复杂,就是在塑料支架上用激光刻出形状后,再电镀上金属形成的,三星的S9手机,就是采用的LDS方案。


第三种,也就是最后一种,就是大家喜闻乐见的“金属中框”方案。


金属中框天线


也就是直接把手机金属中框的一部分,当作天线来用。

乔帮主在iPhone4中采用的金属边框天线



那5G对手机天线会有什么影响呢?

5G的频段,也分为低频频段和高频频段。

就拿我们国家来说,规划的5G频段就包括以下两种:



5G低频频段,其实频率和我们现在的4G频段差不多,所以天线长度的区别并不会太大。但是,为了达到5G所要求的传输速率,就必须在天线数量上做文章——

一根天线不够用,我就多搞几根嘛!

这就是目前非常火爆的MIMO多天线技术。

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)

例如4×4MIMO,就是发射端4根天线,接收端4根天线。


要在本来就已经很拥挤的手机里面塞进去这么多天线,显然对手机设计工程师们来说,又是一项艰巨的挑战。



再来看看5G高频频段。


如果说低频频段只是加几根天线,还比较能容忍的话,高频频段的天线,无法想象……

在5G高频,通信波长变成毫米级了(毫米波),天线大小也缩减到几个毫米。这样的电磁波,频率非常高,在空气中传播衰减非常大。


为了减少衰减,采用的应对方式,就是在刚才MIMO的基础上,继续强化——天线阵列。

基站就不用说了,密密麻麻的天线……

手机这边,也一样是搞成阵列(4×4,8×8...)。




总而言之,在5G手机里到底怎么摆这个“阵”,就看各大厂家的想象力了。


目前来看,很可能还是天线内置,放在手机后壳的里面(不太可能放在侧边,空间不够)。如果是这样,今后的5G手机肯定会越来越少金属后盖,取而代之的,是塑料、玻璃、陶瓷,或者其它新型材料。


某米手机的陶瓷后盖


5G手机是非常令人期待的,但是它的研发和设计难度,也是很大的。既考验厂家的技术实力,也挑战了想象力。随着科技不断创新,加上巨大的商业利益驱动,也许就会有像当年iPhone横空出世一样的颠覆性产品出现!



本文来源:康佳手机



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