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5G天線設計的重難點在于哪里?
- 2021-07-10-

  天線,英文稱為天線,是所有通訊設備中較重要的部件之一。它的好壞直接關系到終端的通訊能力和工作效率。

  天線一直是終端設計的重點和難點。 5G的到來,將天線設計的難度推到了難以想象的高度。

  首先,5G終端必須支持多天線技術,才能滿足超高傳輸速率要求。

  5G的超高速(Gbps以上)需要強大的多天線系統性能來支持極強的數據吞吐量。為了實現高速率,5G引入了Massive MIMO(Massive MIMO)技術,終端天線需要同步。 5G還引入了Beamforming(波束成形),終端天線也需要支持。

  其次,5G終端天線必須有合理的布局設計,盡可能的小。

  終端天線一般分為外置天線和內置天線。我們看到更多的外部天線,尺寸更大且獨立于設備。內置天線體積小,集成在物聯網設備中。

  如今的物聯網終端普遍要求體積小、內置天線更美觀、市場競爭力更強。因此,越來越多的終端廠商選擇內置天線解決方案。

  將 5G 天線放入設備本來就很小的內部空間有多容易?

  天線是敏感元件,對放置的位置和方法有嚴格的限制,不是隨意的。如果布局設計不合理,可能會造成與其他設備的相互干擾和電磁兼容(EMC)問題。

  在5G頻段,中低頻有Sub-6GHz頻段(甚至700MHz頻段),高頻有毫米波頻段。大頻率跨度意味著天線尺寸跨度也大。再加上多制式網絡的支持,天線必須具備良好的調諧能力,這也大大增加了天線設計的難度。

  在設計天線布局時,還必須考慮用戶的使用場景和方法。比如5G手持終端需要考慮手握在哪里,5G滑板車需要考慮天線是否會被騎手的身體擋住等等。

  第三個設計難點在于功耗控制。

  功耗是物聯網終端的命脈。如果天線設計不優化,會增加電池消耗率。

  5G作為高性能終端,其固有的功耗設計壓力很大。如果天線增加了電池的消耗,那就無異于更糟。試想一下,如果5G終端需要頻繁更換電池,用戶體驗從何說起?如何應對隨之而來的成本增加?

  除了以上幾點外,終端天線設計中還有很多因素需要考慮,比如新技術、新材料的應用,產品耐用性、可靠性和安裝方便性的增強等等。

  對于終端廠商來說,面對如此多的5G天線研發設計挑戰,實在是無能為力。

  有的廠家因為忽視了天線的前期設計,在產品定型后發現性能有限,工作效率達不到設計要求,始終不得不花費更多的金錢、時間和精力重新設計天線。

  也有終端廠商,雖然知道天線的重要性,但缺乏天線專業人才,也沒有合格的5G天線設計和測試能力,所以束手無策。


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