5G时代天线发展趋势及仿真的应用

“在家不能没网络，出门必须带手机”，已经成为现代人生活的共识。人们在享受通信技术带来的极大便利的同时，也对移动互联网提出了更高的要求，希望其更高速、更强大、更便捷。天线直接影响到手机的可通讯能力，决定了手机的射接收性能，甚至天线的设计好坏决定了该手机在市场的生存空间。

在过去的二十年里，从只能使用2G网络与朋友QQ聊天到4G直播，我们见证了移动通信从1G到4G LTE的发展。这个过程中，通信的关键技术在持续改变，处理的信息量也成倍增长。而天线，是实现这一跨越式提升不可或缺的组件。随着5G时代的来临，各大运营商也正在积极地部署5G设备。5G能够提供比4G快10倍的传输速度，而实现高速率的关键是毫米波以及波束成形技术，这对天线系统也提出了新的要求。

我们知道，在移动通信中，更高的频率→更大的带宽→更快的速度，目前主流的4G LTE，属于超高频和特高频，对应波段为分米波和厘米波，5G的毫米波波长则更短。而电磁波波长越短，绕射能力就越差，且传播过程中的衰减也越大。为解决这个问题，覆盖同一区域，5G需要的基站数量将大大超过4G。

根据天线特性，天线长度应与波长成正比。频率越高，波长越短，天线也就跟着变短。毫米波，天线也变成毫米级。这就意味着，天线完全可以塞进手机里面，甚至可以塞很多根，基站则更多。5G时代，天线将不是按根来计算，而是按“阵”——阵列天线。

5G通信中，对阵列天线提出了诸多挑战：高度集成化大规模天线系统的体系架构；小型化天线单元及射频集成化的研制；信号同步；各种预编码和方向图成形的精确算法；高度集成后系统的稳定性和可维护性等。CAE仿真能够有效帮助阵列天线进行分析和优化，精确计算天线的各种性能，包括二维、三维远场和近场辐射方向图、天线的方向性能系数、增益、轴比、半功率波瓣宽度、输入阻抗、电压驻波比、S参数以及电流分布特性等。

天线仿真模型

仿真3D结果

天线仿真分析流程

随着5G时代的临近，越来越多手机企业采用CAE仿真技术来优化产品，CAE仿真在提高可靠性、优化设计、降低产品的损坏率、压缩成本等方面起到了显著的作用。 有限元科技依托十数年来1000多家企业的CAE仿真应用经验，为企业提供全面的CAE应用解决方案。以下为我们提供天线仿真服务的主要流程：

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