全面屏為手機(jī)天線設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)

雖然全面屏的到來(lái)讓手機(jī)的外觀設(shè)計(jì)得到大幅提升，但全面屏也給手機(jī)整機(jī)帶來(lái)了很多問(wèn)題，如前置攝像頭、指紋識(shí)別、聽筒、距離傳感器、天線等都需要跟進(jìn)調(diào)整設(shè)計(jì)。而天線作為手機(jī)用于收發(fā)信號(hào)的重要部件，其所受影響更大。

特別是2018年，手機(jī)加快向5G過(guò)渡，其中4.5G手機(jī)將采用4x4MIMO天線，也就是說(shuō)相比目前手機(jī)天線，多了一對(duì)收發(fā)天線。若過(guò)渡到5G，還會(huì)采用8x8MIMO技術(shù)，手機(jī)中天線再增加四個(gè)天線，天線數(shù)量越來(lái)越多，加上全面屏技術(shù)的疊加，使得手機(jī)中天線設(shè)計(jì)難度增加。

如何應(yīng)對(duì)這巨大的難題和挑戰(zhàn)？未來(lái)天線設(shè)計(jì)有哪些趨勢(shì)？今天我們來(lái)了解一下。

一、全面屏對(duì)天線設(shè)計(jì)帶來(lái)的挑戰(zhàn)

天線性能的好壞是通過(guò)效率等指標(biāo)來(lái)評(píng)判的，根據(jù)vivo黃博士的介紹，影響天線性能主要有四大因素：材料、結(jié)構(gòu)、電氣、環(huán)境。全面屏手機(jī)的到來(lái)，對(duì)天線設(shè)計(jì)造成的影響主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)及環(huán)境上。

1.結(jié)構(gòu)上天線的凈空區(qū)縮小

手機(jī)在天線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遠(yuǎn)離金屬元件（電磁干擾）、隔離電池、振蕩器、屏蔽罩、攝像頭等不相干的零部件，給天線留出一段干凈的空間。天線空間如果大，它覆蓋的頻段也好、效率也好，本身的性能也就更好一些。

以前16:9的屏幕，最終給天線留下來(lái)的凈空在7-9毫米（LCM背光模組到整機(jī)底端一般會(huì)有9mm左右的主凈空），而進(jìn)入全面屏（一般18:9）時(shí)代，留給天線的空間大概只有3-5毫米（如三星S8的LCM背光到整機(jī)底端只有不到5mm的主凈空），甚至更窄?？蓴[放天線的位置更加受限，天線的凈空區(qū)縮小，同時(shí)天線距金屬結(jié)構(gòu)件更近了，這會(huì)使得天線的全向通信性能很差，也使得天線的設(shè)計(jì)難度提升。

2.環(huán)境上屏更靠近天線

因?yàn)槠粮拷炀€，而屏對(duì)天線效率有吸收的劣化作用，具體來(lái)說(shuō)，屏對(duì)天線的影響有﹕效率的降低、電子噪聲干擾（主要是因高速數(shù)位信號(hào)中的高頻諧波能量耦合入天線），更受限的天線擺放位置；反之，天線對(duì)屏潛在的影響風(fēng)險(xiǎn)則主要來(lái)自于因天線發(fā)射功率而造成屏可能的誤動(dòng)作，即EMI的現(xiàn)象，尤其是在發(fā)射天線(特別是cellular的發(fā)射天線)與屏之間的距離愈來(lái)愈近時(shí)。

因此總體來(lái)說(shuō)，全面屏對(duì)天線設(shè)計(jì)造成了不小的影響。

二、如何應(yīng)對(duì)全面屏對(duì)天線設(shè)計(jì)帶來(lái)的挑戰(zhàn)

針對(duì)全面屏手機(jī)的天線設(shè)計(jì)，小編結(jié)合各行業(yè)專家的介紹總結(jié)為未來(lái)應(yīng)盡可能如何減小損耗，提高天線效率、縮小天線占據(jù)手機(jī)內(nèi)部的空間、創(chuàng)新天線制程及實(shí)現(xiàn)工藝等。具體如下：

1.采用低電磁損耗的天線材料

iPhone X發(fā)售后，經(jīng)過(guò)各種拆機(jī)分析，LCP這種材料浮出了水面，為什么蘋果要采用？主要原因就是這種材料的介質(zhì)損耗和導(dǎo)體損耗更小，電性能更優(yōu)。同時(shí)還可以用這種柔性材料代替同軸電纜實(shí)現(xiàn)與線路板的轉(zhuǎn)接。

2.天線小型化

相比傳統(tǒng)手機(jī)，全面屏的天線設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)空間環(huán)境運(yùn)用細(xì)化與優(yōu)化，以獲得較大的空間而支持天線較優(yōu)的輻射。

將天線尺寸變小，未來(lái)或?qū)⒊蔀橹饕炀€設(shè)計(jì)趨勢(shì)。

表：天線小型化技術(shù)

3.天線與其它零組件結(jié)合

目前電子行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是集成化產(chǎn)品越來(lái)越多，集成化產(chǎn)品的一大好處就是尺寸，體積會(huì)更小，天線與其它零組件組合，未來(lái)可能會(huì)變成類似芯片，SMT的東西。對(duì)應(yīng)的解決方案有LDS天線技術(shù)、整合天線與其他零件等。其中LDS技術(shù)是很多廠商比較認(rèn)可也在不斷研發(fā)的一種工藝，也就是激光鐳射技術(shù)。

例如三星Galaxy S8全面屏手機(jī)就是采用一些組合的多功能硬件，如揚(yáng)聲器/天線陣列，以及天線/NFC 線圈組件，位于手機(jī)中框的兩側(cè)，大大減小了邊框面積。

圖 三星S8將天線和揚(yáng)聲器、NFC結(jié)合在一起

5G時(shí)代即將來(lái)臨，4.5G手機(jī)將采用4x4MIMO天線，也就是說(shuō)相比目前手機(jī)天線，多了一對(duì)收發(fā)天線。從事手機(jī)材料和制造工藝研究的深圳市微航磁電技術(shù)有限公司周紅衛(wèi)先生認(rèn)為：從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，這類天線還是分布在手機(jī)四個(gè)角上，且采用金屬邊框來(lái)“外露”天線，目的是遠(yuǎn)離下手機(jī)中其他部件，提升天線效率，若過(guò)渡到5G，還會(huì)采用8x8MIMO技術(shù)，手機(jī)中天線再增加四個(gè)天線，則需要把再增多的天線放置到手機(jī)后蓋位置了。

4.增大傳導(dǎo)發(fā)射功率

全面屏擠占了天線的空間，使得天線效率變差，最終影響了TRP(Total Radiated Power)也就是天線的整體發(fā)射功率。未來(lái)研究的方向應(yīng)該是在小范圍內(nèi)提高發(fā)射功率，這樣即便被吸收掉一些，最終釋放出去的還是多的。

據(jù)Qorvo中國(guó)區(qū)移動(dòng)產(chǎn)品事業(yè)部銷售總監(jiān)介紹，可以通過(guò)開源的方式，提高PA 的功率，也可以采用ET 或者boost 的方式，通過(guò)把電壓升高以提升PA 的功率。

5.使用更多更優(yōu)的電調(diào)諧器件

使用數(shù)目更多/ 功能更強(qiáng)/ 性能更優(yōu)的電調(diào)諧器件等，以維持或提升天線性能。

6.研究新的天線制程及實(shí)現(xiàn)工藝

不斷創(chuàng)新天線制程及落地實(shí)現(xiàn)工藝，也是為了更好地運(yùn)用有限的空間環(huán)境，減少天線設(shè)計(jì)帶來(lái)的難度。