你所不知道的微天线的巨大作用

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香农定理给出了信道信息传送速率的上限(比特每秒)和信道信噪比及带宽的关系,它表明,无线数据只能用特定的速度传播。但是问题来了,如果数据速率是有限的,我们如何支持到2025年千兆位LTE的推出和 10亿个新的5G连接?
 
在未来几年,无线连接将无处不在 - 不仅在我们的手机,平板电脑和个人电脑中,而且在我们的家庭,汽车和城市中,这要归功于一种毫无吸引力且经常被遗忘的射频使能器:天线。远离早期手机的笨拙天线,今天几乎看不见的天线系统使高速网络成为可能。随着新的无线技术的出现,它们在不断发展,以满足我们对移动内容的需求。
 
天线的解剖
 
天线解决了古老的接收问题,使设备能够有效地发送和接收无线信号。越来越多的数据流量给手机的天线带来了压力,降低了接收质量,耗尽了电量并令用户感到沮丧。
 
天线本身就是一种商品,一种金属条镶嵌在设备中的印刷电路板内。天线调谐是魔术发生的地方......
 
让我们开始吧~
 
就像调谐收音机一样,RF工程师可以在合适的时间调谐天线以关注正确的频率,以及何时发送或接收。天线调谐最大限度地提高了天线的性能,并最终提高了设备​​的连接性和性能。
 
当涉及多个天线时,RF工程师需要他们一致执行。这称为阻抗匹配, 要求相邻天线以相同的电平进行发送和接收。同样,这样可以优化网络的性能和效率。
 
在选择天线时,设备制造商必须应对不断变化的挑战,例如增加频段,更薄的金属外壳以及用户与设备互动的新方式。最大限度地提高天线解决方案的效率对于最大限度地延长电池使用寿命以及提供我们所期望的快速用户体验至关重要。
 
天线解决方案的趋势
 
无论设备如何,总体趋势是朝着更多天线满足日益增长的数据需求。这就解释了为什么最新的Wi-Fi路由器看起来像外星生物,而且是由八颗天线组成的一个彗星阵列。但是天线并不总是可见的......普通的智能手机包括2到4个天线,而最新的无边框智能手机则集成了4到7个。
 
这种趋势在所有类型的网络中都会出现,包括手机, 汽车和 Wi-Fi。
 
 
蜂窝网络
 
每款新智能手机都为天线提出了一系列独特的挑战。天线通常靠近手机的听筒和话筒。金属框架,全面屏和有限的天线空间使智能手机中的网络连接成为一项艰巨的挑战。制造商必须仔细嵌入天线,并确保它们通过天线和阻抗调谐等方法高效运行。
 
除了复杂性之外,还有频段的扩散。移动运营商和制造商正在使用称为载波聚合的技术来组合多个频段 - 或“载波” - 以提高网络性能,要求天线同时在多个频段上工作。
 
随着射频复杂性的提高,工程师责任重大(这就是事实,对吧?)。
 
为了满足对金属手机外壳,边缘到边缘屏幕和更薄设备的需求,我们开始看到“天线反射器”技术,该技术能够通过给定数量的天线实现更多的频段或无线电标准。在这个领域寻找更多创新,因为该行业试图将高性能天线技术应用到越来越小的封装中。
 
阅读我们的白皮书: 克服全屏智能手机的RF挑战
 
 
汽车网络
 
天线创新也进入了汽车。汽车连接跨越GPS卫星导航,数字卫星广播,Wi-Fi,蜂窝4G LTE连接,如何实现的? - 你猜对了 - 天线。
 
大多数汽车天线一般安装在车顶的“鲨鱼鳍”上。与蜂窝天线一样,目标始终是平衡网络接收和性能与设计和风格。天线技术在自动驾驶汽车时代特别重要,因为低时延是让自动驾驶汽车不再成为碰碰车的必备条件。
 
 
Wi-Fi网络
 
讲天线文章怎么能少了WiFi?Wi-Fi最大的趋势是多用户多输入多输出(MU-MIMO)技术,这也极大的影响了天线。
 
对于“更多天线”来说,这是一个相当复杂的术语。
 
MU-MIMO涉及为互联网路由器配备更多天线,以扩展家庭的网络容量,而不需要更多的频谱。这种方法类似于大规模MIMO,其中网络运营商将十倍正常数量的天线添加到蜂窝塔。
 
两者通常都与波束形成技术相结合, 这种技术直接将信号驱动到使用地点。波束成形将来自天线的Wi-Fi信号直接聚焦到设备,以提高信号强度和范围。
 
天线确实是无线网络中微小而无名的英雄。无论您是在家里,在车里,还是在口袋里随身携带电话,它都是让您连接的天线。
 
关于作者:
 
BRENT DIETZ
brent
QORVO 公司公关总监

Brent 从事科技产业 30 余年,亲眼见证了众多工程和技术。他的主要角色是通俗易懂地讲述高深专业内容,让非专业人士的公众、记者和非技术类分析师能够理解。这项工作具有很大挑战性 — 务必做到简化而不曲解 — 当然幽默感也非常有帮助。Brent 做到了这一点,他时不时与读者分享他的幽默感。
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