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    終端天線:寬帶化與小型化如何兼顧
    發布日期:2017-04-05 21:53:07

    LTE/LTE-Advanced技術的出現,對移動終端天線的設計提出了新的挑戰。LDS天線技術的出現與發展,符合未來智能移動終端的發展趨勢,也將成為保證LTE終端性能的關鍵。

    2013年底工信部向中國移動、中國聯通和中國電信發放TD-LTE牌照,開啟了中國LTE商用的新紀元,同時也宣告了中國移動通信4G時代的來臨。在此趨勢的推動下,相關移動終端的需求量迅速增長,從而帶動移動終端天線產業快速發展。

    商用的LTE移動終端,必須滿足多模多頻、智能化、小型化等需求,而作為智能移動終端的關鍵技術——移動終端天線的技術也面臨著更高的要求

    移動終端的關鍵部件

    移動終端天線是指安裝在移動終端設備上的天線,用于完成空中信號的接收和發送,是手機、筆記本電腦及上網本、無線POS機等無線終端必不可少的關鍵部件,是通信天線的重要門類。

    通信天線根據性質和用途,可以細分為基站天線、室內分布天線及接入點天線和移動終端天線。

    其中,基站天線是指載有各種信息的電磁波能量轉換器,作為空間電磁波信號與移動基站收發信機間的接口,基站天線是無線通信系統的重要組成部分;室內分布和接入點天線分別安裝在室內分布覆蓋系統和無線接入點,完成無線信號的收發功能,運營商大量使用室內分布系統以解決移動用戶密集區域覆蓋、樓宇室內信號覆蓋的問題,其性能的好壞直接關系到運營商的客戶體驗及收益,無線接入點的作用是提供無線和有線網絡之間的橋接,是移動用戶進入有線網的接入點。

    應用領域不斷擴大

    移動終端天線行業是通信天線行業的重要細分行業。移動終端天線起初主要應用于一些專業領域,如車載電話、無線尋呼調度系統等。20世紀90年代至今,隨著移動通信產業在全球市場的飛速發展,移動終端天線作為配套行業也得到迅猛發展。

    隨著移動終端行業的發展以及移動通信技術應用的擴展,移動終端天線逐漸擴展到筆記本電腦、上網本、移動電視等領域,其下游應用領域還在繼續擴大。

    最初,移動終端產品的天線普遍采用簡單的四分之一波長單極天線,置于移動終端機殼外頂部,整機的電路板及其它金屬構件包含在天線系統中,被看成輻射器的一部分,這類天線帶寬較窄,置于機殼外影響美觀,易折斷。隨著天線技術研發的深入,內置式天線逐漸普及,寬頻段、高效率、低SAR值等新的技術要求不斷提出。

    隨著移動終端產品的普及,其天線輻射對人體安全的影響問題日益受到重視。

    為提高天線效率、增加帶寬、降低對人體的輻射,移動終端天線在設計時必須充分考慮天線類型、饋電方式以及天線在設備中的放置方式。近年來,隨著人們對產品外形美觀和成本等因素的日益重視,以及制造工藝的不斷改進,移動終端天線也從此前的外置天線為主轉向內置天線為主。

    4G提出新要求

    以LTE(長期演進技術)及LTE-Advanced為代表的4G技術以速度更快、頻譜更寬、更加智能、可實現高質量的多媒體通信等優勢,成為全球各大電信運營商、系統設備商及終端廠商搶占的制高點。據全球移動設備供應商協會(GSA)發布的數據,到2014年底全球共有611家電信運營商在174個國家和地區投資建設了360張商用LTE網絡,擁有LTE商用網絡的國家和地區在2014年全年增加了27個。在此趨勢的引領下,各大移動終端廠商也紛紛推出4G無線通信終端。蘋果、HTC、摩托羅拉、三星等廠商都發布了數款支持4G標準的智能手機,未來將有更多產品面市。根據工信部網站公布的數據,2014年,全國智能手機出貨量達到3.89億部,其中4G手機出貨量達到1.71億部。

    商用的LTE移動終端必須滿足多模多頻的需求,其天線必須兼顧寬帶化、小型化的要求。LTE移動終端一般要求內置天線,至少需要兩個以上的接收天線、多通道RF接收信號處理能力,可支持LTE、GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA等多種制式,并實現多種模式之間/語音和數據業務之間的切換。同時,LTE終端產品頻率覆蓋范圍更寬(從700MHz到2.7GHz)。

    這就對移動終端天線設計帶來新的難題:

    一方面市場要求小巧精致的ID設計、高質量的用戶體驗;

    另一方面頻率較低的700MHz頻段需要較大的天線尺寸。這兩方面的矛盾使終端天線設計和測試成為LTE移動終端的一個關鍵技術難點。

    針對這一問題,目前比較成熟的解決方案是發展LDS天線技術。普通的手機天線都安裝在手機主板上,而LDS天線技術是激光直接成型技術(Laser-Direct-structuring),它通過計算機按照導電圖形的軌跡控制激光的運動,將激光投照到模塑成型的三維塑料器件上,在幾秒鐘的時間內活化出電路圖案。

    簡單地說,對于手機天線設計與生產,在成型的塑料支架上,利用激光鐳射技術直接化鍍形成金屬天線pattern。這一種技術可以直接將天線鐳射在手機外殼上。

    相比普通手機天線,LDS天線技術的優勢在于:

    第一,生產的天線性能穩定,一致性好,精度高,激光系統耐用、易于維護,適合7×24小時不間斷生產,故障率低,能夠充分利用支架立體結構形成天線pattern;

    第二,制造流程短,環保,無需電路圖形模具,對于天線RF來說,只要給出三維CAD圖就可以,省去了和ME反復溝通及模具重復調整的過程;

    第三,將天線鐳射在手機外殼上,避免了手機內部元器件的干擾,保證了手機的信號;第四,提高了手機的空間利用率,讓智能手機的機身達到一定程度的纖薄。

    面對輕薄化和多制式的智能手機發展趨勢,傳統天線遇到了瓶頸,LDS高效量產速度和薄化設計的優勢則愈加明顯,LDS在中高端機型中已經廣泛使用,未來將向各類移動終端快速滲透直至普及。

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