前言

以手机为代表的移动终端是移动互联网时代的主要载体。从1G到5G，移动终端天线的形态发生了巨大变化，从外置到内置，从厚到薄，从单天线到多天线，用于天线设计的净空尺寸也随屏占比的增加而减小。另外，天线的功能越来越强大，宽频段小型化天线、Sub-6 GHz天线、毫米波相控阵天线相继成为研究热点。5G移动终端设备的轻薄化、小型化趋势对天线的尺寸、精度等方面提出了更高的要求，从而给移动终端天线的设计带来了巨大挑战，也推动着天线技术不断创新和突破。

5G移动终端是一个复杂的天线微系统，终端内部布局的天线数量超过20个，如何布局、如何实现小型化设计、如何实现解耦、如何调控波束是在天线设计过程中需要解决的问题。模式分析提供了一个直观了解天线工作原理的窗口，多模式协同则是提高天线性能的重要方法。本书以模式为切入点，对单天线、双天线、多天线以及毫米波相控阵天线的模式进行了详细分析，并通过具体的设计实例阐述了多模式协同在带宽扩展、MIMO天线解耦、阵列波束扫描方面的应用。

本书第1章介绍了移动终端天线的发展，从天线结构、频段和数量方面的变化呈现了天线的演进，并以商业手机产品为例，分析了多天线系统的典型工作方式。第2章阐述了移动终端天线的基础理论，对天线基本参数、天线模式、典型移动终端天线形式、MIMO天线解耦原理、相控阵天线波束扫描原理进行了介绍，为后续设计提供理论支撑。第3章介绍了5G移动终端单天线设计的内容，具体阐述了Smith圆图和阻抗匹配方法，介绍了多种单天线的设计实例。第4章介绍了5G移动终端双天线设计的内容，针对Sub-3 GHz频段的解耦需求，介绍了基于特征模的900 MHz、1800 MHz频段的双天线设计实例。第5章介绍了5G移动终端多天线设计的内容，针对Sub-6 GHz频段的解耦需求，介绍了基于奇偶模理论的高隔离天线对、覆盖3300～6000 MHz频段的天线对、四单元聚合的多天线模块、覆盖3.5/4.9 GHz双频段的天线对等设计实例。第6章介绍了5G移动终端毫米波相控阵天线设计的内容，针对波束扫描需求，提出了双极化端射相控阵天线的小净空、单层介质基板的设计，探讨了双极化贴片相控阵天线、双极化介质棒相控阵天线、串馈波束扫描天线等在端射天线扫描方面的潜力，并分析了Sub-6 GHz天线与毫米波天线集成的设计。

本书的绝大部分设计实例来自作者多年的研究积累，在撰写过程中得到诸多国内外同行的大力支持，特此表示衷心感谢！特别感谢加拿大多伦多大学的Sean Victor Hum教授和美国密歇根大学的Kamal Sarabandi教授在本书撰写过程中给予的指导与帮助！感谢为整理和校对本书辛勤付出的研究生刘娣和朱瑀勍。感谢人民邮电出版社的郭家编辑在本书出版过程中给予的指导与帮助。

本书在撰写过程中广泛汲取了来自华为、荣耀、小米、OPPO、vivo等业界领先企业的天线工程师的宝贵建议，但在捕捉工业界深层次视角方面尚存探索空间，部分技术阐述距离实际工程应用还有一定距离。由于作者水平和经验有限，本书难免存在不足之处，恳请专家和读者批评指正。

邓长江

2024年6月