下一代移动设备的天线设计解决方案

来源:电子工程世界发布时间:2022-10-1370浏览

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下一代移动设备的快速创新带来了天线实现方面的重大工程挑战。关键问题在于，由于蜂窝、Wi-Fi、超宽带 (UWB)、毫米波 (mmW) 和 GPS 标准规定了新频段和提出了新要求，使得 5G 手机的射频路径通常为 LTE 手机的两倍多。然而，空间不足限制了增加新天线及/或在多个频段之间共享天线的能力，从而引发了更复杂的问题。工业设计创新（如可折叠或可卷曲屏幕以及使用虚拟控件取代物理按钮）对天线设计和布局带来了明显限制。增加载波功率要求与 OME 系统效率目标和改进（如电池使用寿命）之间的冲突也带来了额外挑战。Qorvo 在帮助企业解决棘手射频问题方面拥有丰富的经验，其重新构想 Qorvo 天线解决方案 (QASR) 可帮助工程师应对空间、设计和性能挑战，以便利用射频架构中的天线功率。

快速发展的移动行业

随着智能手机和可穿戴设备制造商与移动运营商竞相提供更大覆盖范围、更高数据速率、全新的无线通信功能和变革性工业设计，移动行业的创新步伐继续快速前进。

智能手机制造商开始扩大产品系列的 5G 支持，以满足视频流、视频会议、音乐和游戏等数据密集型服务日益增长的需求。因此，用于高端手机的 5G 高带宽 6 GHz 以下频段（n77/n78 和 n79）和更宽毫米波频段 (n257-n261) 如今也开始用于中端和大众市场手机。在增加射频复杂性的同时，5G 不仅需要增加新的蜂窝频段，还需要在更高频段上支持 4x4 MIMO，以实现更快的数据传输速度。

制造商还在手机中增加了更多非蜂窝频段，以提供更快的网络，支持新的定位服务。例如：Wi-Fi 6E/7 将 Wi-Fi 扩展到 6 GHz 频段，并提供超宽的 160-320 MHz 信道，以便为高清流传输、虚拟现实和点对点游戏等应用提供更高的性能，同时缓解 Wi-Fi 频谱广泛使用所造成的拥堵。

最初用于高端手机的 UWB 技术，如今也开始用于中端和大众市场手机。UWB 能够以前所未有的精度（误差在几厘米内），在室内或室外计算距离和位置，并且开始支持全新的定位应用和设备。顾名思义，UWB 使用的信道宽度至少为 500 MHz，频率范围为 3.1-10.6 GHz，目前移动应用主要使用的频率范围为 6-9 GHz。制造商还开始增加新的 GPS L5 和 L2 频段，这为任务关键型应用提供了更高定位精度等各种优势。

与此同时，随着移动运营商寻求优化现有频谱的使用，以提高数据速率，智能手机开始增加越来越多的多蜂窝频段复杂组合。许多运营商开始使用 EN-DC（E-UTRAN 新无线电 — 双连接），这样就可以通过使用 4G 锚频段与 5G 数据频段组合在某些地区更快地部署 5G 数据速率。载波聚合 (CA) 整合了多个分量载波 (CC)，以实现更大带宽和更高数据速率。随着组合选项中添加了越来越多的频段，CA 现在也开始变得越来越复杂。5G 定义了数百种最多可达 16 个 CC 的新组合，每种组合的连续带宽可达 100 MHz，总聚合带宽可达 1 GHz 左右。其中包括具有挑战性的两个或多个低频段新聚合，如欧洲或亚洲的 B20 + B28 组合和北美的 B5 + B12、B13 或 B14 组合，它们具有更大范围和更大吞吐量等优势。