一部手机最不能少的就是天线部分,从最初的功能性手机,到现在的智能手机,它的变化也是显而易见的,最初伸出手机外部的天线早已经不见了。智能手机及扩展应用不断涌现,所需要支持的通信频段和无线连接方式也越来越多,5G移动通信系统的典型特征是实体天线单元个数的膨胀。
天线的历史变化
一般情况下,天线是一根具有指定长度的导线,长度多为波长的1/4~1/2,因此传播频率越高,天线的长度越短,我们都见过最初的手机,天线都是在手机外部的,并且有一定长度,特别是最初的大哥大,有很长的天线,而到现在,我们已经完全看不见手机天线了,因为它变得真够短,藏到了手机里面。
影响天线设计的因素有很多,比如电介质:手机外壳、按键、液晶屏等;磁介质:话筒、听筒、扬声器等中的磁铁;金属:屏蔽罩、电池壳、振动器以及电路板包括柔性PCB板(FPCB)上复杂的金属布线。所以随着手机智能化水平和移动通信技术额发展,开发难度日益加大,手机天线的设计已经关系到整体的手机系统布局;既要充分考虑天线类型、馈电方式以及天线在设备中的摆放方式,还要兼顾宽频段、高效率、低SAR值、隔离度等技术要求。
预留的空间,指产品在设计过程中为天线预留的空间是否充足,主要涉及天线设计区域的面积、天线距离主板的高度、天线的安装位置、净空区域等方面。随着用户对手机的需求日益苛刻,小型化、个性化、超薄、大屏、多功能等等设计需求旺盛,这让手机设计师们面临着更加激烈的挑战,从手机天线的角度来看,手机I俺的越来越小,频带愈来愈多,带来的设计挑战也就愈大。
遇到的困难和挑战
伴随移动通信技术一路演进和多网络并存,智能手机时代替代了功能机时代,手机扩展应用越来越多,各种天线也就越来越多,所需要支持的通信频段和无线连接方式也越来越多,特别是高端旗舰手机至少要支持超过40个以上的通信频段;再加上现在的消费者都是“颜控”,所以对手机外观的要求越来越美观,手机不断向小型化、智能化、轻薄、窄边框方向发展,这对天线设计也提出了更多的挑战。
综上可见,天线尽管平常并不起眼,但其设计及性能却直接关乎了手机的产品体验;随着手机越来越普及,用户不再局限手机基本通讯功能,对外观与功能的需求也影响了手机天线的设计方案,多频段天线的需求越来越多,显然不能满足天线射频要求,也给设计者带来了更大的挑战。