[原创]射频天线：5G时代的机遇与挑战

离线k1chuuu

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0楼发表于: 2020-06-22 10:21:34

— 本帖被 faradynamics 执行加亮操作(2021-12-26) —

天线用于无线电波的收发，连接射频前端，是接收通道的起点与发射通道的终点。天线按功能分为主天线、GPS定位天线、Wifi天线、NFC天线、FM天线等；按应用又分为基站侧与终端侧。

5G的发展推动天线需求增加

随着第五代（5G）无线通信系统发展，5G网络建设和终端设备逐渐开始商用，我们的生活正在发生着巨大变化，包括学习工作、游戏影音、居家生活等。同时，第六代（6G）移动通信系统也成为备受学术界和工业界瞩目的重要领域，前景广阔。而在各产业链中，天线为最先受益环节。

图 1 各产业链环节收益顺序来源：上海申银万国证券研究所

5G对天线提出了更高要求，需要更大容量和更多模块覆盖。5G采用波束成形技术，必须采用多天线阵列系统(Massive MIMO)。
MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出）技术是指基于多天线的基础上，基站与手机之间可以进行通过很多信道进行通信，每一对天线独立传输一路信息，通过汇集实现传输速率的成倍增长。MIMO系统通常涉及基站发射天线数量以及用户设备接收天线数量。随着MIMO技术的普及，智能手机天线数量提升，从4G早期的2×2到旗舰机采用的4×4方案，再到5G时代智能手机8×8甚至更多天线；传统的MIMO通常有2天线、4天线、8天线，Massive MIMO的天线数量可以超过100个，当前5G主流选择之一的64T64R天线，就由192个天线振子组成。
天线行业即将迎来快速增长阶段。

天线设计难度提升，对电磁设计工具的要求进一步提升

虽然天线的市场不断扩张，但另一方面，天线设计的难度也不断提升。
例如全面屏手机的出现又给天线设计带来了挑战。手机的屏占比越来越大，留给天线的空间越来越小。从16:9的屏幕，到18:9甚至更大比例的屏幕，留给天线的空间大概只有3-5毫米甚至更窄。摆放天线的位置受限，天线的净空区缩小，会使得天线的全向通信性能变差；从而使天线的设计难度提升，对电磁设计软件的要求也进一步提高。

图 2 iPhone XS各天线分工来源：GeekBar

再例如Massive MIMO天线阵列。32T32R和64T64R的Massive MIMO天线阵列，可以实现水平和垂直方向上的3D波束赋型，从而有效增强对高层住宅的覆盖。但在强大的“Massive MIMO+波束赋型”背后，是对厂商软硬件研发能力的考验。在研发的过程中，天线系统的滤波特性、增益作用、抗干扰效果，都是工程师们需要深思熟虑的问题。而且天线数量和手机终端数量越多，天线的复杂度就越高，对算法和芯片处理能力的要求也越高。

图片:图片3.png

图 3 -4G到5G基站天线变化

因此，为了得到快速、准确的仿真结果，使用大容量、全波三维电磁场算法进行仿真是一种非常有效的手段。
杭州法动科技有限公司的SuperEM软件在这方面有很大的优势。该软件不仅使用了全波电磁场分析，同时保证计算精度和效率；并且采用AI建模技术，可对电路进行参数化设置，快速训练建模，进行快速优化设计；而且，SuperEM也可以与专业的PCB设计软件进行集成，并且支持业界主流文件格式的导入导出。
另外，SuperEM也可以结合另外一款系统级自动优化工具——Circuit Compiler，对电路版图进行进一步仿真和参数优化等。

图 4- PCB级电磁仿真解决方案

为了使大家更好地理解天线，并能够自主运用EDA工具设计天线，杭州法动科技与EETOP联合推出了这门《天线设计EDA仿真——从入门设计到深度学习与实践》。并且邀请到了袁博老师作为主讲人。

适用人群：
天线设计爱好者、初学者，微电子或通信相关专业大学生等。
老师介绍：
袁博老师，武汉大学博士。长期从事天线设计及其自动化等研究。主持科技部国家重点研发计划子课题、国家重点实验室基金、浙江省科协育才工程等多个项目。发表高水平学术论文20余篇，授权专利若干。
课程概述：
本课程基于讲师多年教学和实战经验，通过录屏的方式，采用PPT讲解结合软件实际操作，介绍了天线的基本知识，仿真软件的功能等。在此基础上，又以圆极化贴片天线和手机天线为例，展示了天线的仿真流程，帮助学生更好地熟悉仿真软件使用方式。

本课程主要分为3个部分。
第一部分是天线的基本知识和概念。在这一部分我们将 ..

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图片:图片5.png

共4条评分，技术分+4 ，rf币+8

rficdesign	技术分 +1	积极参与论坛交流，欢迎继续参与本贴交流！	2022-09-17
faradynamics	技术分 +2	感谢您提供的资料，期待您继续分享！	2022-09-07
wudawolf	技术分 +1	感谢您提供的资料，期待您继续分享！	2020-12-02
wudawolf	rf币 +8	感谢您提供的资料，期待您继续分享！	2020-12-02