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手机玻璃壳内表面的5G手机天线解决方案
5G时代加速到来了

5G的商用越来越近了,去年6月,在上海举办的“2018世界移动大会”上,三大运营商亮出了时间表:计划到2020年实现5G网络正式商用。现在看来由于贸易战的逼迫,可能还会更快。本年6月6日国家向三大运营商发放了5G牌照,随后中国移动在其5G+发布会上做了首批万台左右终端的交付,包括 HUAWEI,OPPO,VIVO,中兴等厂家产品。

5G手机里的多天线系统

目前智能机中的天线单元个数数量不一定,大部分2~5个。而5G系统的天线技术涉及到诸如多波束、波束成形、有源天线阵、Massive MIMO等先进技术。其典型外在特征是实体天线单元个数的膨胀。 基本数量如果包括其它功能天线(Wifi, 蓝牙等)将不会低于8个(如下图)。

 
 
5G手机内留给天线的空间越来越少

手机终端追求轻薄地外形和5G终端天线单元数量的增加,给天线的相对空间越来越少。此外华为,VIVO, OPPO, 中兴,锐拓,三星等都有发布双面屏的手机型号。

双面屏是深受用户喜爱的先进技术,能够在基本不该变终端体积和重量的情况下提供大于传统智能机一倍的显示面积。但是5G手机双面屏会压缩机内天线安置空间, 当双面屏技术广泛用于5G手机终端时还有多少空间能够安置越来越多的天线单元呢?

业界解决5G天线实现一个普遍的关注点就是在手机的金属中框。为了在中框上做出足够多数量的天线单元,不得不对中框进行分割。显然这种方法无论从结构强度, 天线单元的工艺实现方面都有他的局限性。


 5G天线可以在玻璃背壳内表面实现


微航公司针对5G天线在终端手机中设计提出在玻璃后盖内表面实现天线系统单元的创新技术(上图)。这是针对5G 手机采用的天线技术,手机天线分布于玻璃后盖内侧,如采用4x4 MIMO的载波聚合演示,其速率高达1.2Gbps,8x8 MIMO,速率2Gbps以上;

后盖天线分布在后盖玻璃内侧,与机身内部电路,通过有线或无线方式耦合。其天线导电图案是通过激光工艺后形成的3D构型,没有应力,天线辐射也呈3构型。后盖天线采用的是铜镍金三元体系(Cu、Ni、Au);

该方案另外一个优势就是采用了“曲面显示屏+3D后盖玻璃”即前后都是3D玻璃结构的手机,中间金属框架变得很窄。这样机身侧面玻璃上,尤其是后盖玻璃侧面更适合布局天线,而不必切割金属中框来做天线了,工艺工序更加简捷。

玻璃壳内表面天线特点是:
  • 运用后盖板提供的广泛空间,不受金属中框外沿的限制;

  • 导电图案与玻璃油墨层之间没有胶水和溶剂层,因此不担心玻璃外侧有背影;

  • 天线图案与机身内部电路通过有线和无线耦合;

  • 工艺将比分割金属中框的方法更简捷可靠;

  • 特别适合sub-6GHz 的5G终端应用。


总结

5G手机天线必须要和系统、工艺一起设计而不是单独设计。甚至可以说天线有可能会成为5G手机的一个瓶颈,如果不突破这一瓶颈,系统上的信号处理都无法实现,所以天线已经成为5G移动通信系统的关键技术。天线不只是一个辐射器,它有滤波特性、放大作用、抑制干扰信号,它不需要能量来实现增益,因此天线不再仅仅是一个器件。

大家都说5G时代具有大量的应用终端,而天线又是每一终端设备或模块必不可少的存在。如果你在考虑这方面的设计,不妨一块讨论看看哪种5G的天线方案更适合你。


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