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LCP/MPI天线方案渗透率将持续提升,射频BTB连接器将持续受益

发布时间:2022-03-11  来源:立鼎产业研究网  点击量: 1153 

5G时代高频传输,目前全球共采用两种不同频段部署 5G 网络。根据 3GPP 标准中的定义分别为:FR1(频率范围 1)和 FR2(频率范围 2)。FR1 频段的频率范围 450MHz-6GHz,又叫 sub-6GHz 频段;FR2 频段的频率范围为 24.25GHz52.6GHz,也称为 5G毫米波频段(mmWave)。

信号高频化带来的低损耗诉求,推动了天线设计方案的革新。

天线工艺与特性对比


资料来源:公开资料

针对Sub-6G频段,目前共有三种天线设计方案,目前共有三种天线设计方案:

1.传统的LDS+射频同轴线缆+射频同轴连接器。代表机型有华为 mate30/mate30 Pro(4G),该种方案为了提高传输速率,将采用 MIMO 天线并且增大 MIMO 天线的数量,只需要由原来的 2*2MIMO 升级为天线数量更多的 4*4MIMO 8*8 MIMO,原来的 insert-moldingLDSFPC 和金属件等传统天线加工工艺均可沿用。该方案的优势是 激光直接成型技术,可利用金属或玻璃后盖,成本较为低廉。但缺点较为明显,传输效率较为一般,同时需要整机空间为其流出“净空区”来避免电磁干扰,与小型化趋势相悖。目前LDS天线方案国内龙头信维通信。

2LDS+LCP/MPI+射频BTB连接器。代表机型为 iPhone 8和华为 Mate 30 Pro5G版本),此种方案采用 LCP为基材的FPC软板,并承载部分天线功能,从而优化了后者每一路天线信号都需要一路射频同轴传输线连到射频前端的弊端,相对节省了空间,但缺点为弯折性低,可做的天线层数较少。

3LCP/MPI+射频BTB连接器。代表机型有iPhoneX/Xs/Xs Max/11 Pro/11 Pro Max,该方案将 LCP传输线与天线集成在一起,更进一步减少了信号传输损耗,并节省空间。但缺点为成本较高。

三种天线设计方案


资料来源:公开资料

在手机空间有限的情况下,通过多层软板同时传输多路信号是必然选择,加之LCPMPI软板由于在Sub-6G 频段内射频性能较好,可有效减少传输过程中5G射频信号的损耗。因而认为,在5G时代的Sub-6G三种方案中,(2)(3)方案将有希望代第一种方案,成为5G天线首选。

毫米波频段必须采用LCP+射频BTB连接器方案。因为毫米波过于高频,传统 MIMO方案不再适用,而是将采用阵列天线(Massive MIMO 。在天线制作原理以及加工工艺上与传统天线都有很大的不同。此方案必须要采用 LCP 为基材的 FPC 软板替代传统射频同轴线缆,同时具备信号传输功能的 LCP天线,可实现与射频信号传输线的一体化制备。目前LCP天线主要是日本村田制造所在供应。该方案低损耗并适合所有频段,但存在较高技术壁垒,量产难且成本高,目前只有苹果在大规模使用。

苹果大规模采用LCP天线,5G时代MPILCP共存。苹果在iPhone8上启用LCP材料作为天线基材,2017 iPhone X 中进一步增大 LCP 用量,在上下天线模块、3Dsensing 摄像头部分、两层主板直接的链接部分共使用 4 LCP 材料。2019 年苹果iPhone11 Pro 系列天线则大规模改用了 MPI 材料。苹果采用 MPI LCP 结合的原因为供应商稀少导致苹果没有很强的议价能力,而MPI由于经过氟化物配方改善,在中低频段上表现与LCP 接近。短期 LCP 价格高昂,MPI 具有性价比优势,因此认为5G时代,中低频将倾向于采用 MPI,高频将采用 LCP,二者将会共存。

历代iPhone天线材料情况


资料来源:公开资料

多因素压缩手机空间,天线高度集成化使 LCP 天线成未来趋势。随着手机功能不断增加,功能组件越加复杂,手机空间越加紧张。例如 iPhone X 相较于上一代产品就增加了更多的传感器,狭小的上沿空间内塞进了多达八颗传感器和元件。全面屏设计更是进一步压缩了空间,留给天线的可用设计空间越来越小,对空间利用率要求越来越高。手机天线必须向高度集成化和轻薄化的方向发展,这种情况下设计和制造难度增加。LCP可弯折,优良的柔性性能使 LCP软板可以自由设计形状,基于 LCP基材的天线可充分利用智能手机中的狭小空间,进一步提高空间利用效率。

LCP/MPI天线方案渗透,LCP/MPI+BTB连接器将持续受益。加入LCP/MPI的天线方案必须搭配BTB连接器。射频 BTB连接器具有高速高频传输能力,LCP/MPI天线与射频前端集合在一起,需通过BTB连接器来连接基带和天线射频前端实现射频信号传输。因此5G射频BTB连接器单机用量与天线数目成正比,预计单部手机将产生1-2对的增量,预计射频BTB连接器的价值量将为传统射频同轴连接器的4-5倍。在 5G需求拉动下,看好MPI/LCP+BTB 的天线方案不断渗透,射频BTB 连接器放量在即。

 


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