5G毫米波手机天线介绍——金属边框将被替代吗？

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5G在中国的发展可谓轰轰烈烈，国家大力支持5G的发展。5G天线是未来终端面向用户的一个最直接的触角，天线做得不好，很多产品就沦为空谈。


     5G毫米波终端天线是目前比较热的话题，终端比较复杂，用的是顶级技术和复杂材料。在终端领域上市的企业有许多，涉及到整个苹果的产业链，例如华为、中兴等，与终端交织在一起的企业比较多。目前，许多厂商、客户比较关注的是5G兴起之后，手机的金属材料、陶瓷材料等还能不能用、好不好用的问题？在创业板开通之时，智能手机也在逐步推广应用。智能手机产业链有一个特点，就是接了一个订单之后，订单会爆发式增长，许多手机厂商选择了上市。下面主要说明四个问题：

1、5G毫米波手机接收电波和系统特点


     电波的特点是水平极换、垂直极换的，是定向的定向，影响终端中手机天线的分布。手机中的天线也是在多方位的扫描中。5G区分为小5G和毫米波段的5G。小5G采用的频段不高，电波特点与4G的应用特点大同小异。未来毫米波段的电波特点会有不同。毫米波段的手机天线有多种应用模式：一个手机对两个基站模式、一个基站对一个手机模式、一个基站信号对几个手机模式等不同应用场景，这些都影响到终端中手机天线的布局。



2、终端毫米波天线布局


     终端中手机天线的布局会产生线性的相控阵，很多点会正式布置在终端手机上面，不太可能布置在终端手机后面。毫米天线波段放置在终端手机的后面做成一个点阵的做法是错误的，这种手机放在桌面的损耗很低，损不了多少信号。从终端布局上来看，两组阵子分别布设在手机正面的左和上两个方向，这两组线性相控阵天线水平和垂直扫描就可以覆盖整个空间。两组终端中天线的特点就是寻找新的信号和识别陈旧的信号，并迅速进行切换，这样很多金属边框手机就需要孔洞进行信号传输。

3、天线与芯片一体化设计


      天线与芯片一体化设计很重要，不论在终端还是在基站上都是必须就近。天线与芯片必须紧密连接在一起，因为毫米波段为了减少信号损耗，波长特别短。手机中的两个角弧也比较重要，必须要组成一些子阵，这个部位的毫米波天线可以采用同一个移相子阵列再分裂组“孙阵列”方式来设计天线。苹果公司的5G终端毫米波天线、八木天线在苹果公司5G终端里的部署位置的后视图，并进行了相关的专利申请。


     天线与芯片一体化设计将决定了未来上市企业的产业链布局，倘若一些天线的设计公司，如果没有进行一定的行业研究并在相关领域做一些预言的话，将会存在很大的问题。去年公布的线性相控阵的天线与芯片一体化的图对金属边框如何开一些孔洞做了系统的介绍。金属边框在手机上游有很多的应用，金属不仅需要美观，而且要有一定的强度，防止了抓取手机的力度对内部进行一定的破坏。目前适合做金属边框的主要有（钛）铝合金、不锈钢、液态金属等材料，这几类金属刚性比较强、磨炼得比较高。在5G发展之后，未来两年运营商主推的是小5G都还是用传统的方式做天线设计。

可能未来5G天线：


（1）两组天线，每组中有两种极化方向布设在左和顶部两个方向


（2）芯片和天线的一体化


（3）用金属中框来做天线的一部分，采用“3D.PIW”等工艺。3D.PIW工艺及塑胶工艺微型波导技术，是在SIW（基片波导）基础上发展起来的综合射频器件技术。


     金属中框是手机重要外观和结构可靠性的依赖，在5G手机中不可或缺。但是，中框将被穿孔和填充塑胶，塑胶与金属中框之间有多重组合形式，例如：塑胶包裹金属，甚至两层包裹，一层是低介电塑料，内层是高介电或者磁性塑料；金属在外，塑胶只是孔洞中填充；


RF信号，可以有3D桥接方式从电路模组中引出等。


    近两年要用的小5G也是以金属边框为主。毫米波发展之后，金属边框的孔洞需要塑胶填充。也有一种可能是，未来的金属边框的内外层都需要注塑，可能是金属边框出现替代品——塑胶。目前有强大科研实力和基础的只有华为、中芯两家公司。如果引入毫米波之后，毫米波起通讯方面的解决方案都是软件替代芯片，目前毫米波相关的研究尚处于起步阶段，5G毫米波频谱划分还需进一步确定，高通和三星能拿出毫米波样品，其他公司也只是处在研发中。