今天我想和大家聊一个“小事”,它就是天线。
手机必须有天线。但细心的你们一定发现了,我们现在用的手机已经没有了过去的“小辫子”:
为什么是这样?
随着1G、2G、3G、4G的演进,我们手机的通讯频率逐渐向高频段发展。
手机通信频段越高,波长越短,天线也越短。
天线变短后,逐渐从以前流行的外置天线变成了现在常见的内置天线。
手机天线的演变
天线都隐藏在手机内部,而且不止一根。
除了用于访问运营商网络的主通信芯片外,手机还具有Wi-Fi 功能、蓝牙功能、GPS功能和功能NFC功能,都需要不同的天线。
就连现在越来越流行的无线充电也使用了充电线圈,同时也是天线。
手机里装满了各种天线
这些天线不再是我们通常所知道的那样。它们现在已经一颗一颗变成了小金属片。不同的用途需要不同的天线长度。
适合各种用途的天线长度
内置天线一般分为三道工序:
第一种是FPC(柔性印刷电路,柔性电路板)。
FPC天线
FPC天线(部分手机内部走线也是FPC)
简单来说,就是用塑料薄膜夹着铜薄膜制成的电线。
我们以iPhone为例。早期的iPhone从第一代开始就采用FPC天线设计。
第二种是LDS(Laser-Direct-structuring,激光直接成型技术)。
LDS 天线
这种并不复杂。它是用激光在塑料支架上雕刻出形状,然后电镀金属而成。 三星的S9手机采用了LDS方案。
第三种也是最后一种选择是每个人都喜欢听到的“金属中框”解决方案。
金属中框天线
也就是说,手机的金属中框的一部分直接用作天线。
乔帮主在iPhone4中使用的金属框天线
那么5G会对手机天线产生什么影响呢?
5G频段也分为低频段和高频段。
以我国为例。规划的5G频段包括以下两种:
5G低频段其实和我们现在的4G频段频率差不多,所以天线长度差别并不算太大。然而,为了达到5G所需的传输速率,我们必须在天线数量上做文章——
如果一根天线不够,我就多买几根!
这就是目前非常流行的MIMO多天线技术。
MIMO(多输入多输出)
例如,4×4 MIMO表示发射端有4个天线,接收端有4个天线。
将如此多的天线放入本已拥挤的手机中,显然对手机设计工程师来说是又一个艰巨的挑战。
我们再来看看5G高频频段。
如果只是低频段加几根天线还可以忍受,那么高频段的天线就难以想象了……
在5G高频中,通信波长已经变为毫米级(毫米波),天线的尺寸也缩小到了几毫米。这种电磁波的频率非常高,在空气中传播衰减很大。
为了减少衰减,采取的应对方法是在刚才的MIMO的基础上继续加强天线阵列。
不用说,基站里密密麻麻都是天线……
在手机端,也做成数组(4×4、8×8……)。
总而言之,如何将这个“阵”放到5G手机中,就看各大厂商的想象力了。
目前天线很可能是内置的,放置在手机后壳内部(不太可能放置在侧面,因为空间不够)。如果真是这样的话,未来的5G手机金属后盖肯定会越来越少,取而代之的是塑料、玻璃、陶瓷或者其他新材料。
某小米手机陶瓷后盖
5G手机非常令人兴奋,但其开发和设计也非常困难。它不仅考验厂商的技术实力,更挑战想象力。随着技术的不断创新,在巨大商业利益的推动下,可能会有像iPhone一样颠覆性的产品诞生!
-->