5G 的到来带来了广泛的射频设计挑战——有些是显而易见的，有些则不那么明显。例如，与毫米波 (mmWave) 相关的难题已有广泛讨论，但信号完整性和硬件成本也是主要问题。

在揭示所有这些挑战前，让我们花点时间思考一下谁受到了影响。5G 之所以不同寻常，是因为对整个生态系统而言，它都是一次重大的变革。为了充分发挥其优势，移动运营商及其最终用户都必须采用新的思维方式。天线设计师、微波电路设计师，甚至那些从事看似不相关领域（如印刷电路板设计）的人员都面临着新的问题。

现在让我们仔细审视一下这些问题，看看为什么 5G 会带来如此广泛而微妙的设计挑战（以及一些解决方案！）

让我们从最热门的话题开始：信号传播。与之前的蜂窝技术不同，毫米波的传输距离并不远。建筑物、地形、人体甚至天气都会削弱毫米波信号。一个显而易见的后果是移动运营商需要更多、更靠近最终用户的基站。

但即使有了大量基站，信号传播仍可能成为问题。毕竟，人体对毫米波频率有很强的吸收能力。这意味着如果用手拿着手机，就可能会导致信号失效。因此，毫米波系统通常需要多个天线，更重要的是，需要天线阵列。

由于许多天线工程师缺乏天线阵列的经验，这一要求是一个重大的挑战。在许多情况下，工程团队需要引进熟悉波束成形和波束控制技术的额外人才，才能确保毫米波信号找到低衰减路径。（参见图 1）

但还有另一个角度需要考虑：在处理微弱信号时，每一个细微的分贝都很重要。这就意味着，有关毫米波的挑战远远超出了天线的范围。

在设计天线的馈源、走线和连接时，都必须考虑到出色的端到端信号完整性 (SI)。鉴于这些组件处理的频率高于 40 GHz，这是一个不小的挑战。

同时，毫米波信号只是典型 5G 设备中存在的众多射频信号之一，这也带来了更多挑战。首先，5G 频谱除了毫米波之外还包括 sub-6 GHz 频率。蜂窝设备设计人员更熟悉 sub-6 GHz 信号，并且它们很容易与 LTE 技术共存。然而，它们的存在本身就意味着设计人员必须处理比以往更广泛的频谱。

此外，5G 设备通常搭载了许多其他 RF 技术，包括无线网络、蓝牙、UWB 和 NFC。毫米波系统的任何泄漏都有可能影响其他频段。鉴于高频信号本质上更容易泄漏，这个风险不容小觑。

为了应对这些挑战，工程团队必须更紧密地协作。

在我们的“设计工程师揭秘”调查中，90% 的工程团队近年来发生了变化，且设计工程团队的范围、专业知识和专业化程度不断增加，这也证明了协作的重要性。

SI 工程师需要评估互连和传输线性能，同时电磁学专家必须检查射频泄漏。要记住，设计选择通常是妥协的结果。例如，SI 的改进很可能会引入新的泄漏问题，团队必须共同努力评估权衡。

当然，5G 设备设计也涉及大量材料和结构选择。射频系统和天线的整个制造工艺在过去几年中发生了巨大变化，开辟了设计选择的新格局。

考虑一下不起眼的印刷电路板 (PCB)。许多印刷电路板已经被柔性印刷电路 (FPC) 所取代，因为后者更易于封装。这种变化有许多影响，超出了本文的范围，但 FPC 中使用的材料不断演变，带来了成本和性能方面的复杂权衡。

现在，人们开始转向采用低损耗液晶聚合物 (LCP) 制成的电镀塑料、模制和层压材料。这些材料可以显著降低成本，但也带来了与介电常数相关的新问题。回到我们关于毫米波传播问题和弱信号强度的观点，显然，选择不当的层压材料可能导致信号衰减，而这种衰减是不可接受的。

底线呢？ 要确保 5G 设备的成功，材料工程师和制造专家与天线专家和微波电路设计师同样重要。

事实上，所有团队必须协同工作，以实现设计变量的适当平衡。为了实现最佳结果，这种合作在设计过程的早期就要开始。过去的旧方法是等到设备几乎完成再开始射频设计，这种模式现在已经不再可行。同样，从一开始就必须考虑可制造性。

以这种整体思维方式入手很重要，而这不仅仅是为了避免设计目标冲突。这也说明，供应商应该如何为艰难的设计决策提供支持。Molex莫仕可以在这里帮上忙。

Molex莫仕的工程师在射频、信号完整性、天线和制造方面拥有数十年的专业知识，从而应对多方面的 5G 设计挑战。我们在 5G 方面的投资可以支持我们利用最先进的 5G 制造设备和技术精密制造组件，而我们的高频射频测试室可以帮助我们确保产品在毫米波频谱中的性能。

虽然 Molex莫仕可能因我们在连接器领域的专业知识而闻名，但其他领域的卓越能力对于支持我们的客户也至关重要。我们的目标是充当您 5G 设计之旅中的顾问。我们深谙蜂窝通信新时代的复杂性，并且热忱期盼帮助您生产领先的设备。