5G手机靠基带还不够！天线设计也得做手术！

5G手机即将问世，但细心的童鞋不难发现，5G手机整体的价格更贵，电池更大，而且也将全面告别全金属一体化的设计风格。在这些变化的背后，则隐藏着和天线有关的小秘密。

来自5G手机的变化

三星Galaxy S10和小米MIX3等手机都同时存在4G版和5G版，它们不仅售价大幅提升，Galaxy S10 5G版（4500mAh）的电池容量要比Galaxy S10+ 4G版（4100mAh）多了400mAh，而小米MIX3 5G版（3800mAh）的电池也比4G版（3300mAh）增加了500mAh，加大的电池就是为了应付更大的5G功耗。

此外，5G手机在机身材质的选择上还将彻底摒弃全金属一体化的设计，全面改用玻璃或塑料材质后盖，从而确保5G信号的接收强度，为超过2Gbps的下行速率奠定坚实的物理基础。那么，5G手机为何价格和功耗更高？对信号溢出的要求更加苛刻？

射频与天线成核心

在3G和4G时代，Modem（调制解调器，又称基带）是决定手机网络性能的核心元件。

到了5G时代，射频（电路）与天线（设计）将进一步成为与Modem并列的核心，且更加考验手机厂商的研发实力。

所谓“射频电路”即手机内部接收通路、发射通路和本振电路组合的统称，再往下分还可扩展出射频收发信机芯片、射频收发信机电源管理芯片、天线、天线开关、滤波器、高放管、中频集成块、频率合成集成块、接收压控振荡器等诸多模块。

其中，天线设计又将成为重中之重，它将影响手机能支持多少频段以及可以实现的最高上/下行速率。

需要注意的是，天线的工作原理是通过电场和磁场的相互转换，完成电磁能量的辐射和接收。除了2G、3G、4G乃至5G移动通讯信号以外，Wi-Fi、蓝牙、GPS、NFC和无线充电（线圈）等功能同样需要天线来作为接收和发送信号的载体。

随着手机越来越薄、屏占比越来越高，想在有限的空间里让这些用途不同的天线和睦相处并非易事。因此，在了解5G对天线提出的新要求之前，咱们不妨先来回顾一下智能手机天线在这些年的变化。

5G之前的天线设计

还记得最早的手机天线是什么样子的吗？

没错，它就长在手机的“脑袋”上，就好像如今路由器的天线一般裸露在外，以今天的眼光来看非常影响观瞻。

1999年，诺基亚3210终于“干掉了”这个突兀的存在，首次在手机领域引入了内置天线设计，并一直延续至今。只是，从功能机再到如今的最新款智能手机，其内置天线的材料、位置和工艺都出现了质的变化。

FPC柔性天线参上

功能机时代的天线咱们就不说了，以iPhone 1为代表的早期智能手机大都采用了名为“FPC”（Flexible PrintedCircuits，柔性电路板）的内置天线工艺，它是一种可靠性很高、轻薄、弯折性好的印刷电路板。

和传统的由金属弹片＋塑料支架组成的天线相比，FPC具备易于修改、模具开发成本低的优势，装配时FPC只要贴在材料表面上即可，直到如今还有不少手机的NFC天线依旧采用FPC工艺。

FPC即塑料膜中间夹着铜薄膜做成的导线

来自金属中框的尝试

早期智能手机为了提升档次，质感廉价的塑料肯定不符合要求。在iPhone 4时代，苹果开始引入不锈钢材质的金属边框，结合前后玻璃面板堪称同期手机中的“颜值担当”。iPhone 4的天线设计比较奇葩，它在金属边框内焊接了形状复杂的金属片，从而让边框充当了天线的作用。

问题来了，金属材质对信号有着极强的屏蔽作用，iPhone4为了让各种信号能透过金属边框，还特意在边框上开了2道缝隙（两段式方案）用于信号的溢出。

然而，这种设计依旧存在严重的Bug——当紧握手机下部时，可能引起两段式天线的连接处发生短路，从而导致信号质量严重缩水，这个问题在当年被称为“死亡之握”。

为了解决这个Bug，苹果曾建议iPhone 4的用户使用保护套加以趋避，并给随后的iPhone 4S的金属边框增加了1道缝隙，还借助三段式方案和接收分集功能不再受死亡之握的困扰。