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手机4G和5G共存的新型天线设计

2019-04-15 11:40:19 来源:大比特资讯 作者:作者:Michelle Hampson,编译:深圳市连接器行业协会 李亦平 点击:310

【大比特导读】尽管在单个手机内部空间很有限,但是研究人员已经开发确定了一种新的双天线设计,能够允许手机同时接入LTE和5G网络。

尽管在单个手机内部空间很有限,但是研究人员已经开发确定了一种新的双天线设计,能够允许手机同时接入LTE和5G网络。

5G

(图片来源: Joni Kurvinen)

由Aalto大学的研究人员设计的原型电话演示了单个设备内的毫米波和LTE天线的共存。

任何新旧科技的过渡,都会出现兼容性问题。向5G无线通信的过渡也是一样的。在这一过渡过程中需要克服的一个障碍,在一部新的手机中包含新的天线,这种天线既可以支持5G网络上的毫米波信号,同时支持由LTE网络传输的较长波长的信号。在一项新的研究中,Aalto大学的JoniKurvinen和他的同事们揭示了一种新的设计,在新的单个手机中,可将两种类型的天线结合在一起。

利用5G网络的高频波长将允许更高的数据传输速率,但这些波长在短距离内会很快衰减。因此,我们希望新的手机不仅可以利用5G(其信号以28千兆赫兹的频率传输)网络,还能支持目前的4G LTE网络,后者的传输频率为700兆赫左右。

问题在哪里?

“LTE和毫米波频率(在频谱上)相距太远,无法用一个天线覆盖。因此,需要多个天线。”Kurvinen解释道。“主要的挑战是天线的放置,这样既适合移动设备,又不影响彼此的性能。”

许多LTE天线目前集成在作为耦合元件的电话的金属边缘内,在整个装置中激发谐振电流。Kurvinen和他的同事的设计保持了这种方法,其中LTE天线嵌入在沿着电话底部一侧的金属边缘内。在这种情况下,天线能同时支持LTE网络的低频带和高频带。

第二种天线,它支持毫米波,需要设计成它的所有金属部件离LTE天线的距离足够远。多远就够了呢?事实证明,把它放在手机底部边缘的另一边是足够远的。天线被塞进金属框架中的一个孔中,从而允许毫米波辐射通过。

设备

图片说明:Aalto大学将毫米波天线与LTE天线封装在同一设备中。

然后用塑料填充孔洞,可以有多种方式来支持这种设计。首先,塑料可将LTE和毫米波天线彼此隔离,这样既不会相互干扰。塑料还减少了毫米波天线接收信号的波长,使得天线结构更小更紧凑。

Kurvinen说:“这项工作可能是第一次将两个天线完全包含在同一个设备中,而且,又不明显地牺牲两者的性能。”

仿真和直接测量表明,这种双天线系统运行效率为60%,这对手机来说已相当高。但这个数字还需要附加说明。Kurvinen和他的同事承认,这是一个手机样机,许多其他组件还没有商业化。更重要的是,这个样机的印刷电路板的尺寸比一般的移动电话要大。最后,该设计支持的是覆盖最优毫米波信号的设备。手机还应配备产生横向辐射的天线,以便通过手机的显示屏或后盖接收信号。

5G

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