智能表计的客户来问天线,十有八九第一句话是能不能再短一点。表计外壳就拳头大,里面还塞了电池、主板、显示屏,留给天线的位置经常只有指甲盖那么宽。4G/5G物联网天线在表计上不是性能不够用的问题,是根本没地方放。我们厂接过几个水表电表的案子,客户原本想用标准胶棒天线,结构一摆就傻眼,最后只能走定制,把天线做成软板贴在壳子内壁,或者折成L型卡在电池仓旁边。这种天线增益不会太高,但表计数据量小,信号稳定比峰值速率重要得多。
车载客户正好反过来,空间没那么抠,但对可靠性和一致性要求很啰嗦。车规那套振动、高低温、盐雾测试,光听名字就知道不是普通消费电子能比的。我们给做行车记录仪、车载诊断盒的客户供过4G天线,他们最怕的是夏天暴晒后天线基材变形,或者过减速带颠久了焊点松。所以车载天线我们一般建议用FPC加背胶固定,线缆要选耐高温的,接头处点胶。还有一点,车载设备里GPS和4G经常要同时工作,两个天线挨太近会互相干扰,客户自己测不出来,等装车跑起来才掉线,那就晚了。
安防客户的需求又不一样。摄像头、门禁、报警器这些,很多装在户外,防水防尘是硬指标。天线要么内置在金属壳里,信号被屏蔽得厉害,要么外置在机身上,得经得起雨淋日晒。我们遇到过安防客户把普通室内天线拿去做户外测试,半年后外壳开裂进水,信号衰减得一塌糊涂。后来给他们换了一款定制的组合天线,4G、WiFi、GPS三合一,外壳用ASA料,抗紫外线比ABS强不少。安防客户对天线外观也有点执念,颜色要跟机身搭,不能太突兀,这个在开模前就得定好色粉比例。
说回组合天线小型化,这事儿听着简单,把几个天线塞进一根杆里,但实际做起来坑不少。四合一、五合一的天线,不同频段之间要留隔离距离,不然信号串得一塌糊涂。我们厂的射频工程师在仿真阶段就会把隔离度算好,金属件位置、同轴线走向都会影响。打样阶段也不轻松,手工焊的同轴线跟量产机器焊的驻波比能差一截,所以样品测着还行,量产翻车的案例不是没有。我们一般会做两轮打样,第一轮看结构和频段对不对,第二轮小批量试产,把一致性数据拉出来给客户看。
小型化还有个绕不开的问题,就是增益妥协。天线短了、薄了,辐射效率多少会降一点。关键看客户的使用场景,表计在城区信号好的地方,增益低点无所谓;车载跑高速过隧道,就得在尺寸和增益之间找一个平衡点。我们厂有暗室可以测无源参数,也有实网测试环境,客户拿板子过来,连着整机一起测,比光看天线图纸管用。外贸客户尤其看重这个,他们不想收到货才发现天线在目标国家频段不对,欧洲、北美、东南亚的4G/5G频段有差别,定制前一定要说清楚出货地区。
我们厂做天线也做塑胶件,这点对定制组合天线其实是优势。天线外壳、支架、塑胶底座都能自己开模,不用外发,改图快,打样时间能压到七天左右。有时候客户天线思路定了,结构上想改个卡扣、加个防水圈,我们就直接在自己的模具上试,省了来回沟通的时间。不过我也跟客户明说,不是所有天线都值得定制,量小于一千套,开模费摊下来不划算,可以先试标准品或者改改线长。但如果你已经在做智能表计、车载、安防这类对尺寸和可靠性有硬要求的产品,组合天线小型化这条道,早走比晚走强。