說(shuō)到“終端”，相信大家一定不會(huì)覺(jué)得陌生。
我們每天形影不離的手機(jī)，還有上班時(shí)經(jīng)常使用的電腦，都被稱(chēng)為終端。
終端是離用戶距離最近的節(jié)點(diǎn)，也是用戶與系統(tǒng)之間的接口。用戶訪問(wèn)和接入網(wǎng)絡(luò)，必須依靠終端。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)的誕生和發(fā)展，終端的種類(lèi)迅速增加。它們的連接對(duì)象不再僅僅是人，而是延伸到世間萬(wàn)物。
IoT，Internet of Things（物聯(lián)網(wǎng)）
例如，家里的門(mén)鎖、電燈、電器，城市里面的路燈、水電表、垃圾桶，甚至包括單車(chē)、汽車(chē)、無(wú)人機(jī)，聯(lián)網(wǎng)之后，都變成了終端設(shè)備，統(tǒng)稱(chēng)為物聯(lián)網(wǎng)終端。
物聯(lián)網(wǎng)終端
2019年6月，國(guó)家工信部正式發(fā)放了5G商用牌照，標(biāo)志著邁入了“萬(wàn)物互聯(lián)”的5G時(shí)代。
5G憑借大帶寬、低時(shí)延、廣覆蓋等特點(diǎn)，不僅將消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)的用戶體驗(yàn)推向了更高的水平，也極大地推動(dòng)了百行千業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景孵化和落地。
例如，5G結(jié)合4K/8K超高清視頻技術(shù)，甚至VR/AR技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)海量視頻數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，擺脫有線傳輸帶來(lái)的空間束縛。
再例如，5G智能制造場(chǎng)景下，采用了5G技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人，控制消息的時(shí)延極低，可以完成高精度的操作，提升生產(chǎn)效率。
還有大家關(guān)注的無(wú)人駕駛和遠(yuǎn)程駕駛場(chǎng)景，車(chē)聯(lián)網(wǎng)與5G相結(jié)合，借助5G低時(shí)延高可靠性網(wǎng)絡(luò)，可以更好地實(shí)現(xiàn)車(chē)路協(xié)同，提升安全系數(shù)。
5G無(wú)人機(jī)
5G強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信能力，為行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的完美實(shí)現(xiàn)，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，它也給終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。
尤其是終端產(chǎn)品的信號(hào)收發(fā)能力，如果無(wú)法滿足要求，那么即使網(wǎng)絡(luò)再好，也是“有網(wǎng)無(wú)端”，難以發(fā)揮5G的真正價(jià)值。
那么，影響物聯(lián)網(wǎng)終端信號(hào)收發(fā)能力的最關(guān)鍵部件，究竟是什么呢？
相信大家都已經(jīng)猜到了，沒(méi)錯(cuò)，就是天線。
5G終端天線設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)
天線，英文名叫做antenna，是所有通信設(shè)備最重要的部件之一。它的好壞，直接關(guān)系到終端的通信能力以及工作效率。
一直以來(lái)，天線都是終端的設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)。5G的到來(lái)，更是將天線的設(shè)計(jì)難度推向了難以想象的高度。
首先，5G終端要支持多天線技術(shù)，以滿足超高傳輸速率要求。
5G的超高速率（Gbps以上），要求強(qiáng)大的多天線系統(tǒng)性能支持極強(qiáng)的數(shù)據(jù)吞吐能力。為了實(shí)現(xiàn)高速率，5G引入了Massive MIMO（大規(guī)模天線）技術(shù)，終端天線需要同步支持。5G還引入了Beamforming（波束賦型），終端天線同樣需要支持。
其次，5G終端天線必須有合理的布局設(shè)計(jì)，盡可能小型化。
終端天線一般分為外置天線和內(nèi)置天線。外置天線我們見(jiàn)得比較多，體積較大，獨(dú)立于設(shè)備之外。而內(nèi)置天線體積小巧，集成在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備內(nèi)部。
現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)終端，一般都要求體積小巧，且內(nèi)置天線更加美觀，更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，所以，越來(lái)越多的終端廠商選擇內(nèi)置天線方案。
在本已狹小的設(shè)備內(nèi)部空間，塞入5G天線，談何容易？
天線是敏感元件，放置位置和方式有嚴(yán)格的限制，不是隨便亂塞的。如果布局設(shè)計(jì)不合理，可能導(dǎo)致和其它器件之間的互相干擾，出現(xiàn)電磁兼容性（EMC）問(wèn)題。
5G頻段，中低頻有Sub-6 GHz頻段（甚至700MHz頻段）， 高頻有毫米波頻段。頻率跨度大，意味著天線尺寸跨度也大，加上多制式網(wǎng)絡(luò)的支持，要求天線必須具備很好的調(diào)諧能力，這也大幅增加了天線的設(shè)計(jì)難度。
在設(shè)計(jì)天線布局時(shí)，還必須要考慮用戶使用場(chǎng)景和方式。例如，5G手持終端需要考慮手部握持的位置，5G踏板車(chē)需要考慮天線會(huì)不會(huì)被騎手身體阻擋，等等。
第三個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)，在于功耗控制。
功耗是物聯(lián)網(wǎng)終端的命門(mén)。如果天線設(shè)計(jì)未經(jīng)優(yōu)化，會(huì)加劇電池的消耗速度。
5G作為高性能終端，功耗設(shè)計(jì)壓力本來(lái)就大。如果天線額外增加了對(duì)電池的消耗，無(wú)異于雪上加霜。試想一下，如果5G終端需要頻繁更換電池，用戶體驗(yàn)從何談起？隨之而來(lái)的成本增長(zhǎng)，又該如何面對(duì)？
除了上述幾點(diǎn)之外，終端天線設(shè)計(jì)需要考慮的因素還有很多，例如新工藝新材料的應(yīng)用，產(chǎn)品耐用性、可靠性、易安裝性的增強(qiáng)，等等。
對(duì)于終端廠商來(lái)說(shuō)，要在研發(fā)和設(shè)計(jì)5G終端天線時(shí)面對(duì)這么多的挑戰(zhàn)，實(shí)在是力不從心。
有些廠商，因?yàn)楹鲆晫?duì)天線的前期設(shè)計(jì)，導(dǎo)致產(chǎn)品定型后發(fā)現(xiàn)性能受限，工作效率無(wú)法符合設(shè)計(jì)需求，最終不得不花更多的經(jīng)費(fèi)、時(shí)間和精力，對(duì)天線進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
也有的終端廠商，雖然知道天線的重要性，但缺乏天線專(zhuān)業(yè)人才，不具備合格的天線設(shè)計(jì)和測(cè)試能力，只能束手無(wú)策。
5G終端天線設(shè)計(jì)的解決方案
無(wú)線模組、天線分開(kāi)設(shè)計(jì)和采購(gòu)，就好像是一輛汽車(chē)升級(jí)時(shí)只換發(fā)動(dòng)機(jī)，或者只換車(chē)架、輪胎，缺乏整體上的考慮，性能提升始終有限。
而整合設(shè)計(jì)的方式，是站在更高的視角，進(jìn)行全局考慮。無(wú)線模組和天線之間能達(dá)到更好的協(xié)同，發(fā)揮最佳性能。
例如5G天線的調(diào)諧能力，在整合設(shè)計(jì)的前提下，表現(xiàn)肯定優(yōu)于分開(kāi)設(shè)計(jì)。
除了達(dá)成5G的指標(biāo)要求之外，整合設(shè)計(jì)也有利于減小5G終端的整體尺寸，減少對(duì)空間的占用。對(duì)于系統(tǒng)功耗和散熱控制來(lái)說(shuō)，整合設(shè)計(jì)也有明顯優(yōu)勢(shì)。
系統(tǒng)級(jí)整合方案還有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，就是降低5G終端的設(shè)計(jì)難度，方便廠商們以更快的速度推出產(chǎn)品，搶占市場(chǎng)。
5G模組+天線集成化設(shè)計(jì)方案
“無(wú)線模組+天線”整合設(shè)計(jì)方案，既充分利用了自身在模組領(lǐng)域領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)力和經(jīng)驗(yàn)，又發(fā)揮了全定制天線設(shè)計(jì)、集成和制造能力，可以說(shuō)是如虎添翼，讓5G客戶實(shí)現(xiàn)拿來(lái)即用，減少其在5G技術(shù)上的研發(fā)投入，縮短開(kāi)發(fā)周期，助力產(chǎn)品快速上市。
結(jié)語(yǔ)
隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的提速，我們整個(gè)社會(huì)正在加速走向數(shù)字化、智能化。
以5G終端為代表的海量物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，正在遍布地球的每一個(gè)角落，它們是數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)末梢，也是構(gòu)建精彩數(shù)智世界的基石。
我相信，在不久后的將來(lái)，在完善的設(shè)計(jì)服務(wù)加持下，還會(huì)有更多優(yōu)秀的5G終端產(chǎn)品甚至爆款產(chǎn)品出現(xiàn)，顛覆我們的認(rèn)知，徹底改變現(xiàn)有的工作和生活方式。
未來(lái)已來(lái)，讓我們拭目以待！
