《5G移動(dòng)通信技術(shù)》 課件 項(xiàng)目二任務(wù)二 5G手機(jī)技術(shù)

項(xiàng)目二任務(wù)二5G手機(jī)技術(shù)5G手機(jī)技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1：能夠說(shuō)出SLP技術(shù)的基本思想及其優(yōu)勢(shì)。知識(shí)點(diǎn)2：能夠描述手機(jī)天線技術(shù)簡(jiǎn)史與5G手機(jī)天線技術(shù)。移動(dòng)通信的演進(jìn)在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，4G手機(jī)將漸漸步入尾聲，5G手機(jī)將成為主流。如今VR雖然還是剛剛興起不久，甚至很多VR游戲顯得十分稚嫩，但未來(lái)一切就會(huì)徹底改變，這要求使用創(chuàng)新性技術(shù)賦予手機(jī)新功能，未來(lái)手機(jī)將支持VR、3D投影通話、云存儲(chǔ)等功能。5G手機(jī)牽涉到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)升級(jí)，它和以往手機(jī)的區(qū)別在什么地方，哪些技術(shù)又會(huì)在5G手機(jī)中起到關(guān)鍵作用，本次任務(wù)我們來(lái)淺談一下5G手機(jī)背后的關(guān)鍵技術(shù)SLP和天線?！啊北敬稳蝿?wù)從最貼合普通大眾關(guān)注的問(wèn)題入手，以手機(jī)基本架構(gòu)開(kāi)始，淺談SLP技術(shù)在5G手機(jī)中的運(yùn)用。該項(xiàng)技術(shù)使手機(jī)在增加新功能、新應(yīng)用的情況下保持靈巧與輕便。最后簡(jiǎn)述手機(jī)天線發(fā)展史，介紹多天線技術(shù)提高數(shù)據(jù)傳輸速率與降低遲延基本原理。”知識(shí)儲(chǔ)備:手機(jī)芯片是智能手機(jī)中的核心部件，負(fù)責(zé)處理和協(xié)調(diào)手機(jī)的各個(gè)部件，包括CPU、GPU、基帶芯片、內(nèi)存芯片等。當(dāng)前市場(chǎng)上的手機(jī)芯片主要供應(yīng)商包括高通、聯(lián)發(fā)科、華為海思、蘋果等。不同的手機(jī)芯片在性能、功耗、價(jià)格等方面都有不同的表現(xiàn)，選用合適的芯片對(duì)于手機(jī)制造商來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。關(guān)于芯片的知識(shí)太過(guò)高深，所以我們從其他方面對(duì)手機(jī)進(jìn)行技術(shù)解讀。為了方便大家理解，根據(jù)現(xiàn)在市場(chǎng)上的手機(jī)整體結(jié)構(gòu)，我們做了一個(gè)抽象的示意圖，如圖2-2-1所示，當(dāng)然，未來(lái)的手機(jī)將會(huì)做出創(chuàng)新性的調(diào)整。（1）SLP技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能應(yīng)用，拆開(kāi)手機(jī)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)如今PCB板（印制電路板，又稱印刷線路板，用于電子元器件電氣連接的載體）上容納的元件幾乎已經(jīng)堆到了極限，如圖2-2-2所示。在此背景下，對(duì)PCB導(dǎo)體寬度、間距、微孔盤直徑和孔中心距、導(dǎo)體層和絕緣層厚度的要求都在降低，而受傳統(tǒng)制造工藝限制，無(wú)法滿足上述要求。因此，堆疊層數(shù)更多、線寬和線間距更小、能夠承載更多功能模塊的SLP技術(shù)成為解決這一問(wèn)題的必然選擇。SLP技術(shù)是一種系統(tǒng)級(jí)封裝（SysteminPackage）技術(shù)，用于封裝電子系統(tǒng)，通過(guò)先進(jìn)的焊接工藝，將多層堆疊的PCB板電路連接相通，從而將主板從“2D變成3D”，充分利用機(jī)身的空間，如華為Mate系列采用的多層主板技術(shù)。使用相同功能的PCB，SLP可以大大減少電路板的面積和厚度，厚度減少約30%，面積減少約50%，可以為電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)新硬件或增加電池容量騰出更多空間。01（2）天線技術(shù)5G的到來(lái)也給手機(jī)天線帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，天線對(duì)手機(jī)起的作用，類似于人的眼、耳、喉。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，手機(jī)的“眼、耳、喉”也在不斷變化，發(fā)展歷程可大致分為外置天線、內(nèi)置天線、金屬邊框、MIMO天線、毫米波天線。圖2-2-3是使用各類天線技術(shù)的典型手機(jī)。1983年出現(xiàn)了第一部手持式的無(wú)線電話：摩托羅拉DynaTAC。其采用的天線結(jié)構(gòu)就是外置天線的典型代表，采用單極子天線設(shè)計(jì)。外置天線由于設(shè)置在手機(jī)殼體之外，受殼體的體積限制較小，受手機(jī)內(nèi)部電子器件的影響也較小，因此可以獲得優(yōu)異的無(wú)線通信性能，從而廣泛應(yīng)用于1G時(shí)代的手機(jī)。諾基亞設(shè)計(jì)的直板手機(jī)Nokia3210中采用的天線為典型的內(nèi)置天線，即平面倒F天線（PIFA，PlanarInverted-FAntenna）。長(zhǎng)久以來(lái)諾基亞手機(jī)能砸核桃的質(zhì)量被人津津樂(lè)道，而諾基亞手機(jī)的天線設(shè)計(jì)也是業(yè)界標(biāo)桿。諾基亞先設(shè)計(jì)天線再設(shè)計(jì)手機(jī)的理念影響了很多廠商。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)諾基亞擅長(zhǎng)的PIFA天線都是手機(jī)內(nèi)置天線的首選。PIFA天線的優(yōu)點(diǎn)有很多：體積小，頻帶寬，增益高，SAR值很低。但其輻射平面到地面的剖面高度一般不能低于6mm。隨著超薄手機(jī)的流行，PIFA天線不再適用于手機(jī)內(nèi)置天線的設(shè)計(jì)。2010年6月蘋果公司發(fā)布的iPhone4獨(dú)具匠心地將手機(jī)天線和位于手機(jī)厚度方向中間的邊框整合在一起，玻璃材質(zhì)機(jī)身和銀灰色金屬邊框天線的結(jié)合讓iPhone4猶如藝術(shù)品一樣優(yōu)雅漂亮。iPhone4的金屬邊框被設(shè)計(jì)為兩段，一部分負(fù)責(zé)WiFi、藍(lán)牙和GPS頻段的輻射，另一段實(shí)現(xiàn)UMTS/GSM手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的輻射。在iPhone4問(wèn)世后全球各大主流手機(jī)生產(chǎn)商也紛紛推出了類似的金屬邊框天線的設(shè)計(jì)，當(dāng)然手機(jī)天線需要根據(jù)實(shí)際情況作出特別的設(shè)計(jì)與調(diào)整。為了實(shí)現(xiàn)高速率、低遲延、大連接，5G手機(jī)天線需求數(shù)量增加，天線小型化成為趨勢(shì)。5G中使用sub-6GHz頻段的天線繼續(xù)沿用并優(yōu)化LTE網(wǎng)絡(luò)中MIMO技術(shù)，如圖2-2-4所示。華為Mate50系列的天線數(shù)量有21根天線。其中,2根屬于GPS的，用于手機(jī)各種APP定位；4根屬于WiFi的；1根用于NFC，是“近場(chǎng)通信”，用于手機(jī)刷公交卡、刷銀行卡的通信功能；剩下的14根天線是5G天線，是各種5G頻段與4G頻段天線的組合。

任務(wù)實(shí)施步驟1：結(jié)合本次任務(wù)內(nèi)容，闡述當(dāng)前5G手機(jī)制造面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)暢想未來(lái)手機(jī)的樣子。步驟2：請(qǐng)查閱相關(guān)資料，說(shuō)一說(shuō)如今市場(chǎng)上流行的手機(jī)內(nèi)置的天線數(shù)量。

任務(wù)實(shí)施評(píng)價(jià)本次任務(wù)實(shí)施評(píng)價(jià)見(jiàn)表2-2-1。。任務(wù)自我評(píng)價(jià)團(tuán)隊(duì)評(píng)價(jià)教師評(píng)價(jià)20分50分30分團(tuán)隊(duì)協(xié)作

獨(dú)立思考

紀(jì)律觀念

完成時(shí)間

工作態(tài)度

學(xué)習(xí)主動(dòng)性

任務(wù)完成質(zhì)量

得分小結(jié)

得分合計(jì)

學(xué)習(xí)過(guò)程遇到哪些困難？

如何解決遇到的問(wèn)題。

自己在完成任務(wù)中哪些方面有提高？

在完成任務(wù)中存在哪些不足？

教學(xué)活動(dòng)自我評(píng)分小組評(píng)分共享（15分）

貢獻(xiàn)（15分）

傾聽(tīng)（15分）

協(xié)作（15分）

問(wèn)題解決（20分）

決策（15分）

其他（5分）

任務(wù)總結(jié)本次任務(wù)總結(jié)見(jiàn)表2-2-2。請(qǐng)列舉出本次課你學(xué)習(xí)到哪些知識(shí)？

請(qǐng)談?wù)劚敬握n學(xué)習(xí)的內(nèi)容可以應(yīng)用哪些方面？

發(fā)揮你的想象力，本次課知識(shí)除了常規(guī)的應(yīng)用，還能在哪些方面可以運(yùn)用？

請(qǐng)你談?wù)勁c本次內(nèi)容相關(guān)或相近的5G時(shí)訊表2-2-2任務(wù)總結(jié)表

任務(wù)拓展LCP（LiquidCrystalPolymer）即液晶高分子聚合物，是80年代初期發(fā)展起來(lái)的一種新型高性能特種工程塑料，具有優(yōu)異的電學(xué)特征：在高達(dá)110GHz的全部射頻范圍，其介電常數(shù)能保持相對(duì)恒定，且數(shù)值較低，一致性良好。損耗非常小，僅為2‰，即使在110GHz時(shí)也只會(huì)增加到4.5‰，因此它非常適合毫米波應(yīng)用。熱膨脹特性非常小，可以作為理想的高頻封裝材