特約撰稿人 | 馮域淞

移動(dòng)終端天線邁入4G時(shí)代，寬帶化與小型化需求如何兼顧？

特約撰稿人 | 馮域淞

LTE/LTE-Advanced技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)移動(dòng)終端天線的設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。LDS天線技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，符合未來(lái)智能移動(dòng)終端的發(fā)展趨勢(shì)，也將成為保證LTE終端性能的關(guān)鍵。

2013年底工信部向中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信發(fā)放TD-LTE牌照，開(kāi)啟了中國(guó)LTE商用的新紀(jì)元，同時(shí)也宣告了中國(guó)移動(dòng)通信4G時(shí)代的來(lái)臨。在此趨勢(shì)的推動(dòng)下，相關(guān)移動(dòng)終端的需求量迅速增長(zhǎng)，從而帶動(dòng)移動(dòng)終端天線產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。商用的LTE移動(dòng)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(dòng)終端的關(guān)鍵技術(shù)——移動(dòng)終端天線的技術(shù)也面臨著更高的要求。

移動(dòng)終端的關(guān)鍵部件

移動(dòng)終端天線是指安裝在移動(dòng)終端設(shè)備上的天線，用于完成空中信號(hào)的接收和發(fā)送，是手機(jī)、筆記本電腦及上網(wǎng)本、無(wú)線POS機(jī)等無(wú)線終端必不可少的關(guān)鍵部件，是通信天線的重要門類。通信天線根據(jù)性質(zhì)和用途，可以細(xì)分為基站天線、室內(nèi)分布天線及接入點(diǎn)天線和移動(dòng)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(zhuǎn)換器，作為空間電磁波信號(hào)與移動(dòng)基站收發(fā)信機(jī)間的接口，基站天線是無(wú)線通信系統(tǒng)的重要組成部分；室內(nèi)分布和接入點(diǎn)天線分別安裝在室內(nèi)分布覆蓋系統(tǒng)和無(wú)線接入點(diǎn)，完成無(wú)線信號(hào)的收發(fā)功能，運(yùn)營(yíng)商大量使用室內(nèi)分布系統(tǒng)以解決移動(dòng)用戶密集區(qū)域覆蓋、樓宇室內(nèi)信號(hào)覆蓋的問(wèn)題，其性能的好壞直接關(guān)系到運(yùn)營(yíng)商的客戶體驗(yàn)及收益，無(wú)線接入點(diǎn)的作用是提供無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)之間的橋接，是移動(dòng)用戶進(jìn)入有線網(wǎng)的接入點(diǎn)。

應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大

移動(dòng)終端天線行業(yè)是通信天線行業(yè)的重要細(xì)分行業(yè)。移動(dòng)終端天線起初主要應(yīng)用于一些專業(yè)領(lǐng)域，如車載電話、無(wú)線尋呼調(diào)度系統(tǒng)等。20世紀(jì)90年代至今，隨著移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)在全球市場(chǎng)的飛速發(fā)展，移動(dòng)終端天線作為配套行業(yè)也得到迅猛發(fā)展。隨著移動(dòng)終端行業(yè)的發(fā)展以及移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用的擴(kuò)展，移動(dòng)終端天線逐漸擴(kuò)展到筆記本電腦、上網(wǎng)本、移動(dòng)電視等領(lǐng)域，其下游應(yīng)用領(lǐng)域還在繼續(xù)擴(kuò)大。

最初，移動(dòng)終端產(chǎn)品的天線普遍采用簡(jiǎn)單的四分之一波長(zhǎng)單極天線，置于移動(dòng)終端機(jī)殼外頂部，整機(jī)的電路板及其它金屬構(gòu)件包含在天線系統(tǒng)中，被看成輻射器的一部分，這類天線帶寬較窄，置于機(jī)殼外影響美觀，易折斷。隨著天線技術(shù)研發(fā)的深入，內(nèi)置式天線逐漸普及，寬頻段、高效率、低SAR值等新的技術(shù)要求不斷提出。隨著移動(dòng)終端產(chǎn)品的普及，其天線輻射對(duì)人體安全的影響問(wèn)題日益受到重視。為提高天線效率、增加帶寬、降低對(duì)人體的輻射，移動(dòng)終端天線在設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮天線類型、饋電方式以及天線在設(shè)備中的放置方式。近年來(lái)，隨著人們對(duì)產(chǎn)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(jìn)，移動(dòng)終端天線也從此前的外置天線為主轉(zhuǎn)向內(nèi)置天線為主。

4G提出新要求

以LTE（長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)）及LTE-Advanced為代表的4G技術(shù)以速度更快、頻譜更寬、更加智能、可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的多媒體通信等優(yōu)勢(shì)，成為全球各大電信運(yùn)營(yíng)商、系統(tǒng)設(shè)備商及終端廠商搶占的制高點(diǎn)。據(jù)全球移動(dòng)設(shè)備供應(yīng)商協(xié)會(huì)（GSA）發(fā)布的數(shù)據(jù)，到2014年底全球共有611家電信運(yùn)營(yíng)商在174個(gè)國(guó)家和地區(qū)投資建設(shè)了360張商用LTE網(wǎng)絡(luò)，擁有LTE商用網(wǎng)絡(luò)的國(guó)家和地區(qū)在2014年全年增加了27個(gè)。在此趨勢(shì)的引領(lǐng)下，各大移動(dòng)終端廠商也紛紛推出4G無(wú)線通信終端。蘋(píng)果、HTC、摩托羅拉、三星等廠商都發(fā)布了數(shù)款支持4G標(biāo)準(zhǔn)的智能手機(jī)，未來(lái)將有更多產(chǎn)品面市。根據(jù)工信部網(wǎng)站公布的數(shù)據(jù)，2014年，全國(guó)智能手機(jī)出貨量達(dá)到3.89億部，其中4G手機(jī)出貨量達(dá)到1.71億部。

商用的LTE移動(dòng)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(dòng)終端一般要求內(nèi)置天線，至少需要兩個(gè)以上的接收天線、多通道RF接收信號(hào)處理能力，可支持LTE、GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA等多種制式，并實(shí)現(xiàn)多種模式之間/語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之間的切換。同時(shí)，LTE終端產(chǎn)品頻率覆蓋范圍更寬（從700MHz到2.7GHz）。這就對(duì)移動(dòng)終端天線設(shè)計(jì)帶來(lái)新的難題：一方面市場(chǎng)要求小巧精致的ID設(shè)計(jì)、高質(zhì)量的用戶體驗(yàn)；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(shè)計(jì)和測(cè)試成為L(zhǎng)TE移動(dòng)終端的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。

針對(duì)這一問(wèn)題，目前比較成熟的解決方案是發(fā)展LDS天線技術(shù)。普通的手機(jī)天線都安裝在手機(jī)主板上，而LDS天線技術(shù)采用激光直接成型技術(shù)（Laser-Direct-structuring）,它通過(guò)計(jì)算機(jī)按照導(dǎo)電圖形的軌跡控制激光的運(yùn)動(dòng)，將激光投照到模塑成型的三維塑料器件上，在幾秒鐘的時(shí)間內(nèi)活化出電路圖案。簡(jiǎn)單地說(shuō)，對(duì)于手機(jī)天線設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，在成型的塑料支架上，利用激光鐳射技術(shù)直接化鍍形成金屬天線pattern。這一種技術(shù)可以直接將天線鐳射在手機(jī)外殼上。

相比普通手機(jī)天線，LDS天線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：第一，生產(chǎn)的天線性能穩(wěn)定，一致性好，精度高，激光系統(tǒng)耐用、易于維護(hù)，適合7×24小時(shí)不間斷生產(chǎn)，故障率低，能夠充分利用支架立體結(jié)構(gòu)形成天線pattern；第二，制造流程短，環(huán)保，無(wú)需電路圖形模具，對(duì)于天線RF來(lái)說(shuō)，只要給出三維CAD圖就可以，省去了和ME反復(fù)溝通及模具重復(fù)調(diào)整的過(guò)程；第三，將天線鐳射在手機(jī)外殼上，避免了手機(jī)內(nèi)部元器件的干擾，保證了手機(jī)的信號(hào)；第四，提高了手機(jī)的空間利用率，讓智能手機(jī)的機(jī)身達(dá)到一定程度的纖薄。

面對(duì)輕薄化和多制式的智能手機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)天線遇到了瓶頸，LDS高效量產(chǎn)速度和薄化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)則愈加明顯，LDS在中高端機(jī)型中已經(jīng)廣泛使用，未來(lái)將向各類移動(dòng)終端快速滲透直至普及。

何為L(zhǎng)DS天線技術(shù)？

LDS天線技術(shù)采用激光直接成型技術(shù)（Laser-Direct-structuring），通過(guò)計(jì)算機(jī)按照導(dǎo)電圖形的軌跡控制激光的運(yùn)動(dòng)，將激光投照到模塑成型的三維塑料器件上，在幾秒鐘的時(shí)間內(nèi)活化出電路圖案。