手机4G和5G共存的新型天线设计

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尽管在单个手机内部空间很有限，但是研究人员已经开发确定了一种新的双天线设计，能够允许手机同时接入LTE和5G网络。

由Aalto大学的研究人员设计的原型电话演示了单个设备内的毫米波和LTE天线的共存。

任何新旧科技的过渡，都会出现兼容性问题。向5G无线通信的过渡也是一样的。在这一过渡过程中需要克服的一个障碍，在一部新的手机中包含新的天线，这种天线既可以支持5G网络上的毫米波信号，同时支持由LTE网络传输的较长波长的信号。在一项新的研究中，Aalto大学的JoniKurvinen和他的同事们揭示了一种新的设计，在新的单个手机中，可将两种类型的天线结合在一起。

利用5G网络的高频波长将允许更高的数据传输速率，但这些波长在短距离内会很快衰减。因此，我们希望新的手机不仅可以利用5G(其信号以28千兆赫兹的频率传输)网络，还能支持目前的4G LTE网络，后者的传输频率为700兆赫左右。

问题在哪里?

“LTE和毫米波频率(在频谱上)相距太远，无法用一个天线覆盖。因此，需要多个天线。”Kurvinen解释道。“主要的挑战是天线的放置，这样既适合移动设备，又不影响彼此的性能。”

许多LTE天线目前集成在作为耦合元件的电话的金属边缘内，在整个装置中激发谐振电流。Kurvinen和他的同事的设计保持了这种方法，其中LTE天线嵌入在沿着电话底部一侧的金属边缘内。在这种情况下，天线能同时支持LTE网络的低频带和高频带。

第二种天线，它支持毫米波，需要设计成它的所有金属部件离LTE天线的距离足够远。多远就够了呢?事实证明，把它放在手机底部边缘的另一边是足够远的。天线被塞进金属框架中的一个孔中，从而允许毫米波辐射通过。

图片说明：Aalto大学将毫米波天线与LTE天线封装在同一设备中。

然后用塑料填充孔洞，可以有多种方式来支持这种设计。首先，塑料可将LTE和毫米波天线彼此隔离，这样既不会相互干扰。塑料还减少了毫米波天线接收信号的波长，使得天线结构更小更紧凑。

Kurvinen说：“这项工作可能是第一次将两个天线完全包含在同一个设备中，而且，又不明显地牺牲两者的性能。”

仿真和直接测量表明，这种双天线系统运行效率为60%，这对手机来说已相当高。但这个数字还需要附加说明。Kurvinen和他的同事承认，这是一个手机样机，许多其他组件还没有商业化。更重要的是，这个样机的印刷电路板的尺寸比一般的移动电话要大。最后，该设计支持的是覆盖最优毫米波信号的设备。手机还应配备产生横向辐射的天线，以便通过手机的显示屏或后盖接收信号。

yecat20

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