手機(jī)天線
關(guān)注創(chuàng)建者：Ansys中國 創(chuàng)建時(shí)間：2022-02-15
手機(jī)天線的實(shí)例教程
緯創(chuàng)集團(tuán)采用Ansys仿真軟件對(duì)其5G手機(jī)天線應(yīng)用進(jìn)行自動(dòng)化分析
緯創(chuàng)集團(tuán)正在使用Ansys仿真解決方案，通過模塊制造商提供的HFSS加密模塊來優(yōu)化天線的性能。借助Ansys仿真解決方案，緯創(chuàng)集團(tuán)可以更可靠地調(diào)整模塊的位置和方向，從而實(shí)現(xiàn)正確的功率密度，并優(yōu)化信號(hào)覆蓋范圍，以滿足FCC標(biāo)準(zhǔn)性能要求。
緯創(chuàng)垂直業(yè)務(wù)部副總裁Howard Liu表示：“Ansys HFSS不僅可以提供天線性能驗(yàn)證所需的高保真度結(jié)果，而且還能夠顯著加速5G手機(jī)的設(shè)計(jì)周期。利用仿真替代傳統(tǒng)的測(cè)量工具，有助于我們以更高的效率生產(chǎn)5G手機(jī)，并增強(qiáng)客戶在市場(chǎng)中的競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。我們期待在未來能夠?qū)nsys產(chǎn)品應(yīng)用擴(kuò)展到更多的項(xiàng)目中。”
Ansys HFSS是一款用于設(shè)計(jì)和仿真高頻電子產(chǎn)品的三維電磁（EM）仿真軟件，它提供一種新穎的解決方案，有助于實(shí)現(xiàn)天線陣列的準(zhǔn)確性預(yù)測(cè)和可靠性分析，從而滿足汽車?yán)走_(dá)傳感器、衛(wèi)星通信等眾多5G應(yīng)用的需求。
Ansys產(chǎn)品高級(jí)副總裁Shane Emswiler指出：“隨著5G這個(gè)新興市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了越來越多的新發(fā)展，其技術(shù)的復(fù)雜性也在不斷增加，這也向緯創(chuàng)集團(tuán)等OEM和ODM廠商提出了挑戰(zhàn)，他們需要完成眾多產(chǎn)品的測(cè)試驗(yàn)證和認(rèn)證工作。Ansys HFSS仿真套件可提供一系列綜合全面的求解器，有助于解決5G天線技術(shù)中的各種電磁問題，從而顯著加快產(chǎn)品上市進(jìn)程，并滿足消費(fèi)者的實(shí)時(shí)需求。”
展開 Ansys仿真解決方案可加速分析工作和產(chǎn)品上市進(jìn)程，同時(shí)降低成本
主要亮點(diǎn)
Wistron采用Ansys軟件實(shí)現(xiàn)5G手機(jī)天線應(yīng)用的自動(dòng)化分析
Ansys HFSS不僅可以在天線性能驗(yàn)證中提供高保真度結(jié)果，而且還能夠顯著縮短設(shè)計(jì)周期
智能手持設(shè)備制造商緯創(chuàng)集團(tuán)（Wistron Corporation）采用Ansys 仿真軟件實(shí)現(xiàn)其5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)天線功率密度的自動(dòng)化分析并優(yōu)化信號(hào)覆蓋范圍。相比其他成本更加高昂、低產(chǎn)量、且由測(cè)試儀器驅(qū)動(dòng)的方案，Ansys HFSS能夠幫助緯創(chuàng)集團(tuán)更快速地仿真和評(píng)估天線性能。得益于Ansys仿真軟件，緯創(chuàng)集團(tuán)能夠顯著節(jié)省時(shí)間和成本。
盡管5G手機(jī)技術(shù)市場(chǎng)不斷發(fā)展，但由于所需的5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)波束配置相當(dāng)復(fù)雜，5G天線設(shè)計(jì)的測(cè)量和分析工作仍然頗具挑戰(zhàn)。如果使用傳統(tǒng)的測(cè)試儀器，要想確保設(shè)備的信號(hào)覆蓋范圍能夠滿足產(chǎn)品發(fā)布所需的特定FCC要求，可能需要花費(fèi)數(shù)月的時(shí)間。緯創(chuàng)集團(tuán)轉(zhuǎn)而采用Ansys仿真軟件來減少實(shí)時(shí)仿真，從而加快產(chǎn)品上市進(jìn)程并降低成本。
緯創(chuàng)集團(tuán)采用Ansys仿真軟件對(duì)其5G手機(jī)天線應(yīng)用進(jìn)行自動(dòng)化分析
緯創(chuàng)集團(tuán)正在使用Ansys仿真解決方案，通過模塊制造商提供的HFSS加密模塊來優(yōu)化天線的性能。
展開 CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，住友化學(xué)研發(fā)出智能手機(jī)顯示屏內(nèi)嵌入式透明5G天線技術(shù)。并將制成透明天線的薄膜作為顯示屏組件進(jìn)行供貨。該技術(shù)通過接收從手機(jī)正面到達(dá)的無線電波，從而能補(bǔ)充現(xiàn)有的手機(jī)背面天線接收5G無線電波的方式，有助于改善通信環(huán)境。目標(biāo)是于2023年將該技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
顯示屏內(nèi)嵌入式5G天線技術(shù)
5G通信中使用的毫米波段無線電波，具有很強(qiáng)的方向性和直線性，而現(xiàn)有智能機(jī)內(nèi)置天線無法接收全方位無線電波，從而導(dǎo)致通信環(huán)境不穩(wěn)定。為解決這一問題，住友化學(xué)的子公司東友精密（韓國）開發(fā)出了可在顯示屏接收無線電波的顯示屏內(nèi)置式5G天線（AoD）。住友化學(xué)正在謀求5G普及帶來的新市場(chǎng)需求。
該天線采用了由觸控技術(shù)培養(yǎng)的透明布線模式技術(shù)。通過在顯示屏的邊緣部分形成寬度約為5毫米的天線，從而使其發(fā)揮出足夠的性能。該項(xiàng)技術(shù)具體細(xì)節(jié)未公開。住友化學(xué)將為客戶量身設(shè)計(jì)，提供天線薄膜或觸控一體化薄膜。
除智能機(jī)外，住友化學(xué)還希望將該技術(shù)用于室內(nèi)5G基站。通過在玻璃的正面和背面使用同種薄膜天線，實(shí)現(xiàn)手機(jī)天線的全方位覆蓋。
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展開 天線是用于收發(fā)射頻信號(hào)的無源器件,決定了通信質(zhì)量,信號(hào)功率,信號(hào)帶寬,連接速度等通信指標(biāo),是通信系統(tǒng)的核心。按照在通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，天線可以分為無線通訊終端天線和網(wǎng)絡(luò)覆蓋傳輸天線。
無線通訊終端天線包括手機(jī)天線,筆記本電腦天線,數(shù)據(jù)卡天線等。網(wǎng)絡(luò)覆蓋傳輸天線主要為基站天線。終端天線中手機(jī)天線是增量大頭。手機(jī)天線放量主要靠三方面刺激：一是5G手機(jī)開始大規(guī)模使用，引發(fā)換機(jī)潮，打開手機(jī)本身的存量市場(chǎng)。
5G手機(jī)通信質(zhì)量要求提高，MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)得以應(yīng)用，發(fā)射端和接收端均需使用多個(gè)天線，來加快信號(hào)傳輸速度。4G時(shí)期，手機(jī)主要搭載2*2MIMO，即2根接收天線，只有部分旗艦機(jī)搭4*4MIMO，而5G手機(jī)至少搭載4*4MIMO，8*8MIMO也很可能成為標(biāo)配。
其次手機(jī)功能不斷增加，需要更多類型的天線支持。例如2G手機(jī)僅具備通話和無線上網(wǎng)功能，只需要移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)天線、WiFi天線以及藍(lán)牙天線；3G手機(jī)增加了無線定位功能，因此需要GPS天線；4G手機(jī)時(shí)又疊加了無線支付功能，NFC天線隨之出現(xiàn)。摩天射頻作為天線生產(chǎn)商提供多款天線組合，WiFi天線，GPS天線，NFC天線些物聯(lián)網(wǎng)終端通常采用內(nèi)置天線或外置天線，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制等功能。
5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)，它是一種高速、低時(shí)延的無線通信技術(shù)，相較于前四代移動(dòng)通信技術(shù)5G具有更高的帶寬、更低的時(shí)延和更廣的覆蓋。隨著5G網(wǎng)絡(luò)商業(yè)部署的推進(jìn)和無線技術(shù)的快速發(fā)展，新的業(yè)務(wù)形態(tài)逐漸形成，對(duì)應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量需求更加嚴(yán)格。
展開 通過CAE仿真分析結(jié)果，我們可以盡量遠(yuǎn)離手機(jī)天線，這有助于減少輻射風(fēng)險(xiǎn)，我們可通過采用免提方式，例如使用內(nèi)置的揚(yáng)聲器、耳機(jī)或者其他配件等。
各大手機(jī)品牌的手機(jī)輻射值——“SAR值”
只要經(jīng)過NCC核可的手機(jī)不管SAR高低，都是符合國家及國際的安全標(biāo)準(zhǔn)，可以安心使用。若是未經(jīng)NCC審驗(yàn)通過的白牌山寨手機(jī)，通常為了加強(qiáng)收訊，會(huì)加大發(fā)射功率也無法確認(rèn)SAR值是否符合規(guī)定， 請(qǐng)盡量避免使用。
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手機(jī)天線的最新內(nèi)容
從事通信天線研發(fā)、終端天線（手機(jī)、平板、CPE）研發(fā)多年，具有多種形態(tài)天線開發(fā)、產(chǎn)品知識(shí)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)任Ansys中國高級(jí)應(yīng)用工程師，負(fù)責(zé)Ansys高頻產(chǎn)品線的方案開發(fā)、咨詢與技術(shù)支持工作。
內(nèi)容簡介：陣列天線設(shè)計(jì)復(fù)雜度遠(yuǎn)超從前，以部分子陣外推或建立全模型陣列計(jì)算，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算精度不夠或者需求巨量計(jì)算資源。
無線通訊終端天線包括手機(jī)天線,筆記本電腦天線,數(shù)據(jù)卡天線等。網(wǎng)絡(luò)覆蓋傳輸天線主要為基站天線。終端天線中手機(jī)天線是增量大頭。手機(jī)天線放量主要靠三方面刺激：一是5G手機(jī)開始大規(guī)模使用，引發(fā)換機(jī)潮，打開手機(jī)本身的存量市場(chǎng)。
5G手機(jī)通信質(zhì)量要求提高，MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)得以應(yīng)用，發(fā)射端和接收端均需使用多個(gè)天線，來加快信號(hào)傳輸速度。
射頻系統(tǒng)抗干擾仿真設(shè)計(jì)
電子設(shè)備的EMC仿真設(shè)計(jì)
電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)
電子設(shè)備的電熱耦合仿真
案例參考
RFIC VCO尺寸優(yōu)化分析
芯片/封裝一體化仿真
使用芯片CPM模型進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)性能優(yōu)化分析
芯片/封裝/PCB的電熱分析
基站天線布局
自適應(yīng)波束賦形
智能家居電磁干擾
5G室內(nèi)場(chǎng)景仿真
5G室外仿真場(chǎng)景
手機(jī)天線的電熱耦合仿真
傳統(tǒng)衛(wèi)星通信手機(jī)采用單天線設(shè)計(jì)，并且無法滿足頭手狀態(tài)下發(fā)射功率的需求，只能支持免提一種模式的使用，在大風(fēng)等惡劣的天氣環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致無法清晰溝通等問題。OPPO全新的聽筒/免提雙模衛(wèi)星通話，第一次讓手機(jī)衛(wèi)星通話體驗(yàn)從“衛(wèi)星對(duì)講機(jī)模式”進(jìn)化到符合用戶使用直覺的“衛(wèi)星電話模式”，幫助用戶在極端環(huán)境中獲得更高效的溝通效率。
矩形貼片天線
矩形貼片天線是薄型應(yīng)用最常見的選擇，可打印在平坦的空間上，比如手機(jī)。雖然貼片天線的概念很簡單，但它可以輕松修改為在更寬的頻段下工作，增加隔離或在多個(gè)頻率上工作。
矩形貼片天線由寬度（W）和長度（L）的矩形導(dǎo)電元件組成，該元件位于厚度（d）和相對(duì)介電常數(shù)（er）的介電層板表面，帶有導(dǎo)電背襯。
其他應(yīng)用還包括CD 播放器中的基板和透鏡架、射出金屬化金屬手機(jī)天線、精密微模制磁盤驅(qū)動(dòng)器組件、靜電耗散薄膜導(dǎo)軌、手機(jī)框架、虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)、無鉛焊接繼電器、精密按鈕外殼、微型開關(guān)、夜視鏡組件、微型電源轉(zhuǎn)換器外殼、磁帶驅(qū)動(dòng)器機(jī)箱、表面安裝繼電器、便攜式投影儀組件、手表底板、燈座、微波爐門板、燃料電池組件、可消毒器械托盤、外科縫合器、皮膚拉伸器和精密無針注射器。
射頻系統(tǒng)抗干擾仿真設(shè)計(jì)
· 電子設(shè)備的EMC仿真設(shè)計(jì)
· 電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)
· 電子設(shè)備的電熱耦合仿真
3 案例參考
· RFIC VCO尺寸優(yōu)化分析
· 芯片/封裝一體化仿真
· 使用芯片CPM模型進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)性能優(yōu)化分析
· 芯片/封裝/PCB的電熱分析
· 基站天線布局
· 自適應(yīng)波束賦形
· 智能家居電磁干擾
· 5G室內(nèi)場(chǎng)景仿真
· 5G室外仿真場(chǎng)景
· 手機(jī)天線的電熱耦合仿真
可穿戴設(shè)備天線(電小天線)：可穿戴設(shè)備天線，一般指藍(lán)牙耳機(jī)天線、智能手表天線手機(jī)終端天線、北斗天線、GPS天線等，從電尺寸上來看，都屬于電小天線。
時(shí)域天線一探地/雷達(dá)：時(shí)域天線，也叫脈沖天線，因其非時(shí)諧，以及需要在時(shí)域求解麥克斯韋方程來分析其傳播、輻射、散射等而得名。
有限時(shí)域差分法的典型應(yīng)用包括：仿真人體對(duì)于手機(jī)天線信號(hào)的影響、仿真汽車飛機(jī)內(nèi)部的天線等等。
電磁場(chǎng)仿真軟件Empire、CST以及ADS的EMPro均支持有限時(shí)域差分法。
有限時(shí)域差分仿真酷炫圖（圖片來源：【1】）
如何選擇合適的電磁場(chǎng)仿真算法
在比較這三種算法之后，我們?cè)賮碚務(wù)勅绾芜x擇合適的算法。
該軟件最早用于仿真蜂窩電話，長于手機(jī)天線和SAR計(jì)算。現(xiàn)在廣泛用于無線、微波電路、雷達(dá)散射計(jì)算，化 學(xué)、光學(xué)、陸基警戒雷達(dá)和生物組織仿真。
3.5 Zeland IE3D
IE3D是一個(gè)基于矩量法的電磁場(chǎng)仿真工具，可以解決多層介質(zhì)環(huán)境下的三維金屬結(jié)構(gòu)的電流分布問題。
