一、設計階段
需求分析
首先要根據 5G 網絡的應用場景(如城市密集區域、室內分布系統、高速移動場景等)確定天線的性能要求。例如,在城市密集區域,需要天線有較高的增益和較窄的波束寬度,以增強信號的指向性,減少干擾。
考慮頻段范圍,5G 使用的頻段包括 Sub - 6GHz 頻段和毫米波頻段。不同頻段對天線的尺寸、材料等要求差異很大。毫米波頻段天線尺寸較小,但對精度要求更高。
電磁仿真設計
利用電磁仿真軟件(如 HFSS、CST 等)進行天線的初始設計。工程師通過設置天線的結構參數(如貼片形狀、尺寸,饋電方式等),在軟件中模擬天線的電磁特性,如反射系數、增益、輻射方向圖等。

根據仿真結果反復調整天線設計,優化天線性能,直到滿足預先設定的性能指標。
二、材料準備
導電材料選擇
對于 5G 天線的輻射單元,常用的導電材料有銅、鋁等金屬。銅的導電性好,但成本相對較高;鋁比較輕便,成本較低,但導電性稍遜。在毫米波頻段,還會使用一些高性能的合金材料,以減少信號損耗。
這些導電材料通常以板材或箔材的形式準備,板材用于制作天線的基板,箔材用于制作天線的輻射貼片等部分。
介質材料選擇
介質材料用于支撐天線結構和調節電磁特性。在 Sub - 6GHz 頻段,常用的介質材料有 FR4(一種環氧玻璃布層壓板)等。在毫米波頻段,會使用低損耗的陶瓷材料或高性能的聚合物材料。
根據設計要求,將介質材料切割成合適的尺寸和形狀,為后續的加工做準備。
三、加工成型
蝕刻工藝
對于基于印刷電路板(PCB)技術的 5G 天線,蝕刻是關鍵步驟。首先在準備好的覆銅板(銅箔附著在介質基板上)上涂覆光刻膠。
通過光刻技術將設計好的天線圖案轉移到光刻膠上,然后利用化學蝕刻液將不需要的銅箔蝕刻掉,留下天線的輻射貼片和饋電線路等結構。
注塑成型(部分天線)
對于一些采用塑料外殼封裝的 5G 天線,需要進行注塑成型。將準備好的塑料顆粒(如高性能的工程塑料)加熱熔化后,通過模具注塑成天線的外殼形狀。在注塑過程中,要確保外殼的尺寸精度和表面質量,以便后續安裝天線內部的輻射單元和其他組件。
四、組裝與測試
組件安裝
將蝕刻好的天線輻射單元安裝到介質基板或注塑成型的外殼內,同時安裝饋電接口、匹配電路等組件。饋電接口要確保良好的電氣連接,匹配電路用于調整天線的輸入阻抗,使其與傳輸線匹配,減少反射損耗。
性能測試
使用矢量網絡分析儀等測試設備,對組裝好的 5G 天線進行性能測試。主要測試天線的反射系數(S11 參數),確保其在工作頻段內滿足設計要求,一般要求反射系數小于 - 10dB。
測試天線的增益、輻射方向圖等參數,通過與設計指標對比,對天線進行微調。如果性能不達標,需要檢查組件安裝是否正確、天線結構是否損壞等問題,并進行相應的修復和調整。經過反復測試和調整,直到天線性能達到合格標準,才能進入量產階段。