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从DSDV基带与LCP天线技术看5G时代手机的创新

来源:华强电子网 作者:Henry 时间:2018-01-12 10:23

天线 射频 基带

  随着双卡双4G概念的出现,LTE+LTE有成为今年手机的亮点,射频的复杂程度和价值量都有望翻倍增加。双LTE有别于现在的LTE+3G模式,预计能够实现双卡同时数据流量在线,商务人士的最大痛点,单机双微信是不是能够成为现实,我们拭目以待。从基带看今年一定不只是DSDS(Dual SIM Dual Standby),而是DSDV(Dual SIM Dual VoLTE)。

  5G加速推进,速度会持续超出市场预期,智能手机和基站将同步推进,今年的智能手机预计将逐步开始按5G射频架构设计。考虑到今年创新能够满足更多消费者需求,特别是中国高端商务需求。

  首先,基带芯片已经做好准备,主流基带厂商都将在中高端机型中推DSDV功能,预计苹果也将采用。本月17日英特尔发布三款新基带芯片,支持6GHz以下频段,预计2019年用于终端,其实在此前高通也已经发布骁龙X20 LTE modem,预计今年上半年就将商用,双卡双待3路聚合的LTE载波上支持4×4 MIMO将成为高端机主流方案。早在2016年,高通发布了新全网通技术,其支持五大架构模式:全双卡,全4G,全球全网通,全语音(VoLTE),全Wi-Fi(双模式)。也就是说一部终端,双卡双待,对全球所有频段和制式都能够支持。

  联发科抢先在今年推出的P30已经支持DSDV,金立作为主打商务的品牌成为首款采用机型。从目前苹果的基带供应商看,高通和英特尔预计在今年仍为核心供应商,现在的基带技术革新明显向DSDV发展,因此今年有望普及,再一次促进换机需求。

  去年11月3日,iPhoneX发售后,经过各种拆机分析,LCP天线浮出水面,iPhoneX首次采用了多层LCP天线,设计非常复杂,制作难度也很高。经过深入了解,苹果采用LCP天线的原因主要有几方面的考虑:未来手机向5G(频率越来越高)方向发展,采用LCP材料介质损耗与导体损耗更小;iPhoneX采用全面屏后,留给天线的净空空间减少,天线设计需要改变,LCP天线可以节省空间;LCP天线还可以代替射频同轴连接器。

  天线设计的一个重要趋势是集成天线的射频前端电路,LCP(液晶聚合物材料)作为一种新材料,非常适用于微波,毫米波设备,具有很好的应用前景。微波和毫米波射频前端电路集成和封装。其优点如下:低损耗(频率为60GHz时,损耗角正切值0.002-0.004),灵活性,密封性(吸水率小于0.004%)。正是基于以上优点,LCP材料可用于制造高频器件。

  多层LCP天线制造难度远高于传统天线,目前为了提升良率,需要依赖AOI设备进行多指标的检测。目前iPhoneX多层LCP天线由MURATA独家供货,前段时间MURATA的射频天线供货出现了问题,导致了一系列的订单转移,按照苹果的一贯做法,将开发其他新供应商。

  5G渐行渐近,多层LCP天线非常适用于高频段,有望成为手机天线的主要发展趋势。

  从iPhone 4 开始机壳中框已经成为天线的一部分,其实iphone X也是如此,LCP只是替代PI的新基材,天线厂商对于材料的加工工艺和终端工程能力更重要,更看重向射频前端的整合能力。市场近期对LCP重视,主要也是因为iPhone X 的下部天线部分采用LCP基材,其实从iPhone 4开始,LCP已经用于传输线,LCP材料介质损耗与导体更小,因此随着5G 频段的上升,开始在天线中使用。LCP最早用于连接器,因此连接器厂商对于材料的理解可能更深。现在手机空间设计更加紧凑,FPC厂商已经进入天线部件供应中,国内FPC龙头今年在iPhone X中就供应一根UAT Flex。同时今年iPhone X的下天线部分也明显的看到有一个带有弹簧连接器以及EMI 接地触点的小支架,并带有一条带状电缆做馈入。因此市场对于天线的理解存在偏差,组成部分较多,FPC厂商、天线金属件厂商、连接器厂商都在产业链环节中,但从未来发展趋势看,毫米波天线预计会是SiP的形式,因此能够整合SAW、PA、LNA的厂商最具竞争优势,向射频前端整合才是竞争的要点,并不仅仅看材料的加工能力。

  今年进入4x4 MIMO时代,前端集成度更高,DSDV和sub 5G的高速率支持都会带来天线数量增加。其实从iPhone 6开始,总的来说只有上下两部分天线,iPhone 6上半部分天线涉及到Cellular副天线、双频WLAN、蓝牙、GPS、NFC等功能。iPhone 6下半部分天线涉及到Cellular主天线。这种形式只是天线分集(Antenna Diversity),而不是真正的MIMO,实际上只有一个收发器,而多个天线连接到这个收发器。从基带芯片和5G的规划看,4x4 MIMO如果今年被苹果采用,射频前端的集成度将继续提升,同时天线数量将增加以满足传输速度要求。MIMO的优势在于可以不用增加传输功率和不扩大带宽的条件下提高传输速率,并将多径传播变为有利因素,射频芯片电路系统以及收发器更为复杂。



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