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5G终端天线设计,到底有多难?

说到“终端”,相信大家一定不会觉得陌生。

我们每天形影不离的手机,还有上班时经常使用的电脑,都被称为终端。

 

5G终端天线设计,到底有多难?

 

终端是离用户距离最近的节点,也是用户与系统之间的接口。用户访问和接入网络,必须依靠终端。

 

5G终端天线设计,到底有多难?

 

进入21世纪以来,随着物联网的诞生和发展,终端的种类迅速增加。它们的连接对象不再仅仅是人,而是延伸到世间万物。

 

5G终端天线设计,到底有多难?

 

IoT,Internet of Things(物联网)

例如,家里的门锁、电灯、电器,城市里面的路灯、水电表、垃圾桶,甚至包括单车、汽车、无人机,联网之后,都变成了终端设备,统称为物联网终端。

 

5G终端天线设计,到底有多难?

 

物联网终端

2019年6月,国家工信部正式发放了5G商用牌照,标志着迈入了“万物互联”的5G时代。

5G凭借大带宽、低时延、广覆盖等特点,不仅将消费互联网的用户体验推向了更高的水平,也极大地推动了百行千业的物联网场景孵化和落地。

例如,5G结合4K/8K超高清视频技术,甚至VR/AR技术,可以实现海量视频数据的无线传输,摆脱有线传输带来的空间束缚。

再例如,5G智能制造场景下,采用了5G技术的工业机器人,控制消息的时延极低,可以完成高精度的操作,提升生产效率。

还有大家关注的无人驾驶和远程驾驶场景,车联网与5G相结合,借助5G低时延高可靠性网络,可以更好地实现车路协同,提升安全系数。

 

5G终端天线设计,到底有多难?

 

5G无人机

5G强大的网络通信能力,为行业应用场景的完美实现,奠定了坚实的基础。然而,它也给终端产品设计带来了巨大的挑战。

尤其是终端产品的信号收发能力,如果无法满足要求,那么即使网络再好,也是“有网无端”,难以发挥5G的真正价值。

那么,影响物联网终端信号收发能力的最关键部件,究竟是什么呢?

相信大家都已经猜到了,没错,就是天线。

 

5G终端天线设计,到底有多难?

 

▉ 5G终端天线设计的重难点

天线,英文名叫做antenna,是所有通信设备最重要的部件之一。它的好坏,直接关系到终端的通信能力以及工作效率。

一直以来,天线都是终端的设计重点和难点。5G的到来,更是将天线的设计难度推向了难以想象的高度。

首先,5G终端要支持多天线技术,以满足超高传输速率要求。

5G的超高速率(Gbps以上),要求强大的多天线系统性能支持极强的数据吞吐能力。为了实现高速率,5G引入了Massive MIMO(大规模天线)技术,终端天线需要同步支持。5G还引入了Beamforming(波束赋型),终端天线同样需要支持。

 

5G终端天线设计,到底有多难?

 

其次,5G终端天线必须有合理的布局设计,尽可能小型化。

终端天线一般分为外置天线和内置天线。外置天线我们见得比较多,体积较大,独立于设备之外。而内置天线体积小巧,集成在物联网设备内部。

 

5G终端天线设计,到底有多难?

 

现在的物联网终端,一般都要求体积小巧,且内置天线更加美观,更具市场竞争力,所以,越来越多的终端厂商选择内置天线方案。

在本已狭小的设备内部空间,塞入5G天线,谈何容易?

天线是敏感元件,放置位置和方式有严格的限制,不是随便乱塞的。如果布局设计不合理,可能导致和其它器件之间的互相干扰,出现电磁兼容性(EMC)问题。

5G频段,中低频有Sub-6 GHz频段(甚至700MHz频段), 高频有毫米波频段。频率跨度大,意味着天线尺寸跨度也大,加上多制式网络的支持,要求天线必须具备很好的调谐能力,这也大幅增加了天线的设计难度。

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