根据工信部、中国IMT-2020（5G）推进组的工作部署、三大运营商的5G商用计划 ， 我国于2017年展开5G网络第二阶段测试 ， 并于当年年底完成 。 5G来了 。 相比4G ， 那么手机中天线有什么不同？


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一、5G是什么？
通讯中的5G（概念） ， 即第五代移动电话行动通信标准 ， 也称第五代移动通信技术 。 5G（第五代移动通信技术）是目前正在推进的4G（第四代移动通信技术）之后的延伸 。
5G与4G、3G、2G不同 ， 5G并不是一个单一的无线接入技术 ， 也不是几个全新的无线接入技术 ， 而是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术（4G后向演进技术）集成后的解决方案总称 。 从某种程度上讲 ， 5G是一个真正意义上的融合网络 ， 是传输速率可以达到10Gbps的移动通信技术 。
5G最显著的特点是高速 ， 按规划速率会高达10～50Gbps ， 人均月流量大约有36TB 。 4G的发展最高可以达到峰值1G的上网速率 ， 而5G则可以最高达到10G 。 这意味着 ， 在5G网络环境下 ， 一部超高清画质的电影1秒内就可以下载完成 。 与4G网络相比 ， 5G网络不仅传输速率更高 ， 而且在传输中呈现出低时延、高可靠、低功耗的特点 ， 低功耗能更好地支持物联网应用 。
二、5G何时能商用？2020年！
华为在2013年11月宣布 ， 将在未来的5年投入6亿美元用于5G研发 ， 预计首个5G商用网络将于2020年面世 。
三星对于5G网络商用的预期也是2020年 。 2013年2月 ， 欧盟宣布 ， 将拨款5000万欧元 ， 加快5G移动技术的发展 ， 计划到2020年推出成熟的标准 。 而日本运营商NTT DoCoMo 2013年10月表示 ， 考虑在2020年东京奥运会前商用5G 。
无线通信技术通常每10年更新一代 ， 2000年3G开始成熟并商用 ， 2010年4G开始成熟并商用 ， 现在研究5G ， 2020年成熟应该是符合规律的预期 。
三、5G重点和网络射频部分简介
1、基站和终端
5G网络是一个密集分布基站网络 ， 基站分布密度比前几代移动系统都高 。
其中 ， 基站移动终端之间采用28Ghz的毫米波频段通讯 。 基站天线系统采用相控阵天线体制 。 波束在垂直和水平两个方向交叉极化 ， 以实现更高的用户密度和增加系统用户容量 。


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5G终端具备自选基站能力 ， 可以根据基站误码率挑选误码率低的基站和信道通讯 。


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【数码狂人5G手机天线技术及工艺详谈】

实现以上这些功能 ， 依赖阵列天线技术 ， 基站和终端都用到了毫米波相控阵天线 。 终端中天线阵列为nXn点阵；


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2、回顾下终端中天线技术
手机中布满了天线 ， 从GPS、蓝牙、wifi、2G、3G、4G等频段 。 频率越低 ， 尺寸越大 。 毫米波 ， 顾名思义 ， 其波长尺度在10mm内了 ， 照波长四分之一计算 ， 约2.5mm的点阵 ， 就是组成有规则间距的阵列 。


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4G的天线一般布置在手机上下端部和侧面 ， 采用了LDS（立体电路的一种制造工艺 ， 激光在3D曲面塑胶上选择性沉积金属工艺）和FPC（柔性线路板）配合侧面金属边框来实现终端天线功能：

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金属机身手机中 ， 外露的中框一段金属与手机内FPC组成了天线：


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2017年玻璃机身手机开始流行 ， 这类手机拟用到的工艺和材质依然是FPC和LDS工艺 ， 也有把天线制造在玻璃壳体和玻璃支架上的：


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0.1-0.2mm厚度3D的玻璃支架上制造边框触摸和天线
3、5G的手机天线特点及其工艺
（1）5G终端天线 ， 对周边金属很敏感 ，
由于毫米波之波长很短 ， 来自金属的干扰是非常厉害的 ， 印刷线路板（即PCB板） ， 需要其与有金属的物体之间需要保持1.5mm的净空 。


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（2）5G天线是垂直与水平天线交互的点阵
这种垂直和水平交互的天线 ， 对应垂直和水平两个极化方向的信号收发 。


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（3）5G天线对安装位置有特殊要求
由于5G终端天线是相控阵体系 ， 其天线单元需要合成形成聚焦波束 ， 因此需要规则的位置进行摆放 ， 天线不能被金属遮挡 ， 适合3D空间扫描 ， 规则的空间 。


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5G终端 ， 被人手和人体遮挡 ， 其信号都会开始寻找最优误码率频段 ， 形象的说 ， 手机像一个长了眼睛的小宠物 ， 一旦遮挡他 ， 他即刻眼球四处转动寻找最优信道 。 我们把5G手机这一动作叫手机寻优 ， 因此 ， 设计终端时候 ， 安装天线位置一开始就要合适 ， 使其好寻优 。 目前手机终端中 ， 最适合5G天线位置是两端 ， 尤其是上端部（听筒位置附近） ， 其他4G内天线都要给其让路 ， 也就是说有优选位置权 ， 其他天线移到他处 。


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（4）5G天线是一个含芯片的模组
天线点阵 ， 16个小的米粒大小的天线 ， 不可能用16根屏蔽线引出信号到射频芯片了 ， 需要就地解决与芯片连接难题 。 引出天线与点阵天线做成一体 ， 一般一个芯片管理四个点阵 。


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天线模组输出不是射频信号 ， 可以用接插件引出端子到手机主板上 。
（5）5G天线用什么材料制造？
这涉及到模组封装问题 ，
●柔性基材
前文中提到的4G天线制造材料中FPC工艺 ， 涉及到PI膜（聚酰亚胺）是不能用于10G频率以上系统 ， 因为 ， 材料有一个叫损耗的指标 ， 聚酰亚胺基材 ， 在10Ghz以上损耗很厉害了 。
微航推出一种基材厚度在6微米 ， 增材制造技术沉积金属的工艺 ， 去掉了基材与铜箔之间胶层 ， 可用于毫米波段天线制造 。
●刚性基材
塑胶、和线路板材质
既要3D封装 ， 又要焊接电子元件 ， 又要毫米波段电磁损耗低 ， 这样材料不多 ，
刚性线路板都没有用于4G天线 ， 也不会用于5G 。 若采用适合毫米波段的印制电路板材料 ， 把天线和电路全制造的这种印制板上 ， 如下图： 分页标题


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价格是很贵的 ， 且天线是平面构型 ， 性能会大打折扣 ， 若把天线部分拆出来用高频印制板制造 ， 则失去了3D性能（手机四个角落弧形 ， 天线需要共形设计） 。
毫米波段 ， 对手机天线位置很敏感 ， 差之毫厘 ， 失之千里（指手机入网指标） 。
塑胶中毫米波段低损耗的材质是液晶聚合物（LCP）和PPS材质 ， 但都需要再进一步改性成LDS基材 。 微航磁电公司未雨绸缪 ， 推出这种天线模组制造全套制造流程 。 也可以采用改性PP材质支架+激光点焊芯片工艺 ， 这是一种低成本材料体系 ， 利益PP材质低损耗 ， 用激光点焊回避了其不耐高温焊接缺陷 。 激光点焊（配合特殊焊接锡膏） ， 是一种在低温基材上焊接电子元件技术 。 其实5G基站天线都可以采用此种工艺大幅度降低材料成本 。 4G的室内分布基站 ， 目前都采用塑胶材质代替微波电路板 ， 见下图：


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4G室内分布基站 ， 运营商在使用中 ， 微航代工制造天线组件
5G时代 ， 基站更多 ， 采用先进材料和制造工艺降低成本非常重要 。
总之4G时代成长起来的LDS工艺还将大放异彩 ， 只是换了材料而已 。
（6）5G终端需要4G/3G天线吗？
需要 ，至少5G终端开通初期 ，因此手机中天线林立 。

来源：(数码狂人)

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标题：数码狂人5G手机天线技术及工艺详谈