正如我們之前所說，洶涌而至的5G大潮將會給射頻前端帶來了重要的挑戰，我們也在早前也談了很多關于功率放大器和濾波器方面的碰到的問題和應對之策，但其實手機的天線，在5G到來之后，也會面臨前所未有的考驗。

Qorvo產品行銷經理 Steve Hsieh

日前在中國***舉辦的“2019 IATE 5G/B5G夏季技術論壇”上，全球領先的射頻解決方案提供商Qorvo公司的產品行銷經理Steve Hsieh帶來了關于5G時代手機天線設計的一些思考，現在我們分享如下，以饗讀者。

全球主要地區的5G頻段應用現狀

在談具體的挑戰之前，Steve Hsieh先給我們科普了5G時代的頻譜分布：

首先我們可以看一下在Sub-6Ghz頻譜下，全球主要城市和地區的頻譜分布。例如中國很聚焦在n78和n79，EU是n78，韓國也是n78。美國則一開始會關注在毫米波，到后面才會有Sub-6G的布局。

比較麻煩的是日本的頻段，他們首先之一的是3.6Ghz到4.1Ghz的n77頻段，這跟其他家不一樣，如果你手機需要去覆蓋這個頻率，那么天線的設計會顯得不太容易。

Steve進一步分析，如下圖所示，韓國的頻譜比較確定，在3.4Ghz到3.7Ghz之間，運營商也基本落實在LG、KT和SKT。美國則聚焦在band 48的部分，來到中國方面，中國電信和中國聯通則主要聚焦在3.4Ghz到3.6Ghz的頻段，而中國移動則聚焦在4.8Ghz到4.9Ghz的頻段，中國移動同時還有另外一個頻段——n41。

Steve還特別強調了在日本這邊，他們的n77與其他國家的有點不一樣，包括NTT、KDDI、RAKU、SB和KDDI在內的運營商也都聚焦在3.6Ghz到4.1Ghz的頻段。另外，NTT還有個n79頻段（4.5Ghz到4.6Ghz），因此如果你要在一個設備上同時支持中國和日本的頻段，同時加上日本的一些運營商要求到年底前，所有設備都必須同時支持n77和n79頻段。那么這將就意味著會給天線帶來非常大的挑戰。

前面談的是Sub-6G的頻段，下面我們來看看b41的頻段。

Steve指出，根據規定，本來b41談的是2496Mhz和2690Mhz的頻段，而中國大陸本來的頻譜分布是中國移動占據2575Mhz到2635mhz，中國聯通則占有2555Mhz到2575Mhz頻段，中國電信則是2635Mhz到2655Mhz的頻段。但現在中國電信和中國聯通都把這兩個頻段給了中國移動，在交換完成了之后，現在的中國移動擁有了2515Mhz到2675Mhz共160Mhz帶寬的頻段。幾乎掌控了整個b 41的頻段。

作為交換，中國移動則把n78頻段給了中國聯通和中國電信。

從上圖你也可以看到，如果你想支持除了美國以外的國家的頻段，你只需要選擇一個160Mhz、支持b41的濾波器就行了。但是如果你還需要同時支持美國，尤其是Sprint。因為后者的b41的頻率范圍為2496Mhz到2690Mhz的194Mhz的帶寬，這就需要工程師在設計天線的時候多加考慮了。

5G帶給天線設計的挑戰

在對全球的頻譜分布有了基本的了解以后，Steve給我們做了5G給天線設計帶來的挑戰思考。

Steve表示，回顧一下過去幾年從2G到5G的天線的發展趨勢。如下圖所示，在2G時代，每個手持設備可能只需要2個天線就夠了；到3G因為有GPRS和WIFI等的加入，這就必然增加了天線的數量；而從4G開始到現在的5G，MIMO逐漸增加，頻段也越來越多，這就帶來天線的增加。

Steve指出，在Sub-6Ghz的時候，需要8到10個天線，但到了毫米波時代，手機天線會增加到10到12根甚至更多。但我們應該了解到，在天線數量增加的同時，留給天線的空間卻越來越小，這主要由手機的發展和設計趨勢所導致的。

“現在，手機幾乎都往全面屏設計這個方向走，安裝在手機上的攝像頭也越來越多，再加上類似攝像頭升降這樣設計的存在，以上都會擠壓天線的空間”，Steve說。

另外，因為B71、GPS L5和 n77&n79等新頻段（下圖左下方的彩色部分）的引入，再加上需要對4*4 MIMO、載波聚合、802.11.ad和毫米波的支持，這與上面的手機留給天線的空間減少合在一起，加劇了天線的設計難度。Steve強調。

在Steve看來，碰到這些問題，那就需要類似Aperture Tuning、Impedance Matching和更小的天線解決方案和低損耗的Tuner來解決。