我們都知道，一部智能手機(jī)無(wú)論在什么時(shí)候，都需要經(jīng)過(guò)傳輸數(shù)據(jù)的、信號(hào)的強(qiáng)弱才能決定你是否能“用”。因此手機(jī)天線的效率在智能手機(jī)整體RF性能中起著至關(guān)重要的作用。
不過(guò)，在RF方面（尤其是即將過(guò)渡到5G）和智能手機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)趨勢(shì)來(lái)看，智能手機(jī)必須在更少的空間中安裝更多的天線。結(jié)果，天線尺寸縮小了，這降低了天線效率。若不對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行有效的優(yōu)化，降低的效率可能就會(huì)影響天線發(fā)射與接收的性能了，從而導(dǎo)致電池壽命縮短，數(shù)據(jù)傳輸速率降低和連接問(wèn)題。
5G：更多天線可提供更快的數(shù)據(jù)速率
向5G的過(guò)渡（繼續(xù)追求更高的數(shù)據(jù)速率）將推動(dòng)每部手機(jī)中典型天線數(shù)量的顯著增加。
提供較高數(shù)據(jù)速率的兩種主要技術(shù)是CA（載波聚合）和多輸入多輸出（MIMO），兩者都需要同時(shí)工作的多個(gè)天線。5G將進(jìn)一步推動(dòng)這一趨勢(shì)，因?yàn)樗笤诖蠖鄶?shù)頻帶上支持四個(gè)獨(dú)立的下行鏈路信道，要求手機(jī)至少包括四個(gè)同時(shí)工作的天線以用于蜂窩通信。
同時(shí)，手機(jī)天線將需要支持更廣泛的頻段，這主要是由于引入了新的5G頻段（示例– n78和n79）。5G手機(jī)需要支持從低端的600 MHz到高達(dá)6 GHz的頻率。
為了支持這些要求以及Wi-Fi，GPS和藍(lán)牙，典型的天線數(shù)量將從當(dāng)今的LTE手機(jī)中的4到6根增加到5G智能手機(jī)中的6到10根。將所有這些天線裝配到可用的有限空間中變得越來(lái)越困難。
▊ 縮小天線面積
隨著制造商進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)變更并添加新功能，天線的可用空間正在縮小，這加劇了這個(gè)問(wèn)題。一種主要的變化是轉(zhuǎn)向全面屏手機(jī)，其中顯示屏幾乎占據(jù)了手機(jī)的整個(gè)表面。結(jié)果，屏幕外部的可用空間更少了。制造商還增加了更多攝像頭面積，從而進(jìn)一步減少了手機(jī)內(nèi)的可用空間。
需要在更少的空間中安裝更多天線意味著天線變得越來(lái)越小，并且減小的天線尺寸導(dǎo)致天線效率降低。
天線數(shù)量增多，尺寸減小，這也意味著手機(jī)對(duì)因環(huán)境變化（例如電話處理）而引起的瞬態(tài)效應(yīng)更加敏感。這些瞬態(tài)效應(yīng)可能包括效率降低和頻率響應(yīng)變化。
▊ 天線性能折衷三角
減小的天線尺寸會(huì)影響效率和帶寬。如果天線尺寸保持恒定，則可以交換效率以換取更大的帶寬。在具有較大天線的老一代電話中，這種折衷是可以接受的，因?yàn)樘炀€在支持更廣泛的頻段的同時(shí)仍可以滿足性能要求。但是，隨著天線尺寸的減小，這種折衷不再可行。采用新的全屏設(shè)計(jì)，天線只能在狹窄的頻率范圍內(nèi)達(dá)到所需的效率水平。因此，為了支持當(dāng)前手機(jī)設(shè)計(jì)中支持的廣泛頻率范圍，必須調(diào)整天線以在每個(gè)頻率上有效地工作。
?應(yīng)對(duì)天線挑戰(zhàn)的調(diào)諧技術(shù)?
天線孔徑調(diào)諧示意圖
如今，孔徑調(diào)諧已成為手機(jī)中克服天線面積減小和效率降低的主要方法。使智能手機(jī)支持不斷擴(kuò)大的頻段范圍至關(guān)重要，尤其是向5G過(guò)渡時(shí)。
孔徑調(diào)諧會(huì)對(duì)發(fā)射和接收通信的天線效率產(chǎn)生很大影響，視應(yīng)用而定，將總輻射功率（TRP）和總?cè)蜢`敏度（TIS）提高3 dB甚至更多。
天線具有多個(gè)自然諧振頻率。這些是諧波相關(guān)的：例如，一個(gè)天線可以在900MHz具有共振頻率，在1800兆赫（2次諧波）中，在2700兆赫（3次諧波）等。通過(guò)使用孔徑調(diào)諧開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)諧這些頻率中的每個(gè)頻率，單個(gè)天線可以支持分布在非常寬頻譜范圍內(nèi)的許多頻帶。
通過(guò)將孔徑調(diào)諧開(kāi)關(guān)置于其影響最大的點(diǎn)，可以獨(dú)立地調(diào)諧每個(gè)諧振頻率，該開(kāi)關(guān)通常接近該頻率的電??壓分布的頂點(diǎn)。
CA（載波聚合）的光圈調(diào)整
全球LTE運(yùn)營(yíng)商正在使用CA提供更高的數(shù)據(jù)速率。CA組合了兩個(gè)或更多個(gè)LTE載波（通常在不同的頻帶中）以提供增加的帶寬。由于手機(jī)中天線的總數(shù)有限，這通常意味著單個(gè)天線必須同時(shí)在兩個(gè)頻段上進(jìn)行通信。
Aperture Tuning（阻抗匹配技術(shù)無(wú)法匹敵孔徑調(diào)諧技術(shù)）關(guān)鍵在于啟用智能手機(jī)支持其他頻段
孔徑調(diào)整對(duì)于使當(dāng)今的智能手機(jī)支持不斷增長(zhǎng)的頻段范圍至關(guān)重要。它大大提高了Tx和Rx性能，克服了手機(jī)外觀工業(yè)設(shè)計(jì)變更所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，并有可能滿足日益復(fù)雜的RF要求?？讖轿⒄{(diào)的有效實(shí)施需要大量有關(guān)如何應(yīng)用該技術(shù)來(lái)優(yōu)化每個(gè)應(yīng)用程序的知識(shí)。天線數(shù)量的增加也意味著孔徑調(diào)諧解決方案必須很小，才能適應(yīng)不斷縮小的可用空間。
結(jié)論：從目前的5G與智能手機(jī)在整個(gè)社會(huì)及行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，孔徑調(diào)諧技術(shù)體現(xiàn)了雙重優(yōu)勢(shì)。維持天線的諧振能力的同時(shí)，也防止了饋電點(diǎn)不匹配的問(wèn)題。這種性能穩(wěn)定，高效率，低損耗的射頻微機(jī)電“調(diào)諧器”為RF射頻工程師與天線結(jié)構(gòu)工程師提供了高效天線和低成本的解決方案，因此，制造出高水平的智能手機(jī)射頻設(shè)備。
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