5G移动终端多天线技术
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1.5 工业界的手机产品实例

手机作为一种人们日常生活和生产中广泛使用的消费电子产品,其市场规模巨大,吸引了众多企业在这个领域开展投资和研发。天线作为手机内最关键的部件之一,在研发过程中受到了极大的重视。在移动通信标准的演进过程中,全世界涌现出了许多优秀的手机企业,产生了众多新颖的天线设计方案。根据分工不同,工业界从事手机天线研发的机构主要分为两种:一种是整机厂商;另一种是专业手机天线厂商。整机厂商的旗舰机往往代表了当前手机天线设计的最高水平。接下来介绍一些具有影响力的整机厂商。

摩托罗拉公司在移动通信的早期阶段扮演着举足轻重的角色,研发了一系列高性能的外置天线。然而,在移动通信发展的过程中,摩托罗拉手机业务在竞争中逐渐落后。

诺基亚公司是功能机时代的标杆企业,该公司在2G时代研制了多款畅销世界的手机产品,这些产品均采用内置天线方案。令人惋惜的是,诺基亚在手机从功能机转向智能机的过程中逐渐没落。

苹果公司是智能机时代的标杆企业,从2007年推出第一部智能手机开始,该公司迅速占领了巨大市场份额,至今仍是手机企业中的翘楚。苹果公司在手机天线领域进行了许多创新,率先推出了金属边框天线、分段式金属后盖天线等,引领了手机天线业务的发展。

从4G时代开始,国内的手机企业迅速成长,在手机从功能机向智能机的转变过程中抓住了机会,在手机市场中开始占据主导地位。目前,国内手机企业在全球的市场份额在50%左右,取得了巨大的成绩。有代表性的手机企业包括华为、荣耀、小米、OPPO、vivo等,这些企业在手机天线领域开展了深入研究,拥有广泛的专利布局。

图1-7所示是苹果公司推出的某型号手机天线布局。整个金属边框分为4个象限,分别为右上角的第一象限、左上角的第二象限、左下角的第三象限以及右下角的第四象限。天线序号的命名规则可基于象限逆时针编号,比如Ant11表示第一象限的第一个天线。从图1-7可知,该型号手机的金属边框共有6处断点,左右两侧断点呈现镜像对称,上下两侧断点呈现旋转对称。工作在5 GHz频段的Wi-Fi天线是第一象限的第一个天线,第二个天线由低中高频段(LMHB)天线和GPS的L1频段天线共用;第二象限的第一个天线为中高频段(MHB)天线、N77/N79频段(5G新频段)天线以及工作在2.4 GHz频段的Wi-Fi天线,第二个天线为GPS的L5频段天线;第三象限的第一个天线为5G新频段天线,第二个天线为低中高频段天线;第四象限的第一个天线为中高频段天线和工作在2.4 GHz频段的Wi-Fi天线,第二个天线为5G新频段天线。从这个天线布局可看出,天线的排布较为简洁,同频段大多布设有两个天线用于实现MIMO功能。

图1-7 苹果公司推出的某型号手机天线布局

图1-8所示是华为公司推出的某型号手机天线布局。从图1-8可知,该型号手机的金属边框共有7处断点。整个金属边框同样分为4个象限。第一象限的第一个天线覆盖中高频段和N78/N41频段,第二个天线覆盖低频段(LB),第三个天线覆盖中高频段和N78/N41频段,第四个天线覆盖Wi-Fi天线的5 GHz频段;第二象限的第一个天线覆盖GPS天线的L5频段,第二个天线覆盖Wi-Fi的5 GHz频段和N78频段,第三个天线覆盖GPS天线的L1频段、Wi-Fi天线的2.4 GHz频段以及B1/B3/B39频段,第四个天线覆盖N78/N41频段以及B38/B40/B41频段,第五个天线覆盖Wi-Fi天线的2.4 GHz频段和N41频段;第三象限只有一个天线,用于覆盖低频段;第四象限也只有一个天线,用于覆盖中高频段。从这个天线布局可看出,整个金属边框包括11个天线,第一象限和第二象限的利用率较高,分别布设有4个和5个天线。

图1-9所示是vivo公司推出的某型号手机天线布局。从图1-9可知,该型号手机的金属边框共有7处断点。第一象限包含3个天线,分别是低频段天线、中高频段和5G新频段天线、中高频段天线;第二象限包含3个天线,分别是Wi-Fi天线和GPS天线、Wi-Fi天线、中高频段和5G新频段天线;第三象限包含1个中高频段天线;第四象限包含1个低频段天线。此外,在后盖内侧还布设有2个5G新频段天线,用于提供更多MIMO通道。

图1-8 华为公司推出的某型号手机天线布局

图1-9 vivo公司推出的某型号手机天线布局