当人们习惯了手机上“5G”图标常亮、高速下载、低时延体验时，很少会去想：这些5G信号到底是由什么样的天线发射和接收的?为什么在基站、室分系统、CPE终端中，总能看到各种“方方正正”的天线模组?其中，5G板状天线就是近年来非常常见的一类形态。

一、5G板状天线是什么?

5G板状天线，顾名思义，是一种主要用于5G通信系统、外形类似“扁平板状”的天线形式。它通常由介质板和金属导体图形构成，可单独使用，也可以多个单元组成天线阵列。

简单概括几条特征：

外形扁平、接近矩形或方形

相比传统的直杆天线、拉杆天线，板状天线更像一块小“电路板”，厚度薄，易于嵌入设备外壳内部。

主要服务于5G频段

典型覆盖5G中频段(如Sub-6GHz：3.3–3.8GHz 等)，也可设计在更高的毫米波频段，用于高速数据传输。

多用于定向或扇区覆盖

板状结构天然适合做成一定方向性的辐射图，实现定向、扇区覆盖或阵列波束赋形。

在很多5G小基站、室内分布系统、5G CPE路由器中，打开设备壳体，就能看到一块块做成板状的5G天线单元。

二、5G板状天线的基本工作原理

从原理上看，5G板状天线和其他射频天线一样，本质是把高频电信号转换为电磁波辐射到空间，或者反过来从空间接收电磁波并转换为电信号。

1. 电磁波与谐振结构

天线上的金属图形在一定频率下会形成谐振，产生强电磁场;

谐振频率与天线尺寸、形状、介质常数等参数有关;

当工作信号频率与天线谐振点匹配时，天线的辐射效率最高。

板状天线常采用贴片天线、缝隙天线、微带天线等结构，通过在介质板上设计特定形状的金属图形，实现对目标频段的良好匹配。

2. 阵列与方向性

5G系统特别强调容量与频谱利用率，因此常用多单元阵列来实现：

提升天线增益

控制主瓣方向

减小干扰、优化覆盖范围

多个板状天线单元排列在一起，就能形成各种形态的5G板状阵列天线，配合MIMO、多波束技术，实现更灵活的覆盖与容量提升。

三、5G板状天线的典型结构组成

介质基板(PCB或专用天线介质板)

决定天线的介电常数、损耗、稳定性

常见材料有FR-4、低损耗高频板材等

厚度和介电常数都会直接影响谐振频率和带宽

金属导体图形

也就是天线的“辐射贴片”和馈电走线

通过不同形状(矩形、圆形、环形、折线等)来实现多频段、宽带或特定辐射特性

接地面与屏蔽结构

板背面或内部通常有大面积接地金属，以稳定电路、改善辐射特性

有时会配合金属外壳、腔体结构来控制方向性和副瓣

馈电与连接接口

常见通过同轴接口(SMA、N型等)或板对板连接与射频前端相连

馈电网络设计决定多单元阵列的功率分配和相位关系

对整机工程师而言，板状天线的外形尺寸和安装方式最直观;对射频工程师而言，内部的线宽、间距、接地方式等细节才是性能的关键。

四、5G板状天线的主要技术指标

在设计和选型5G板状天线时，一些常见指标值得重点关注：

工作频段与带宽

是否覆盖所需的5G频段(如 n41、n78 等)

是否支持多频段或宽带工作，以兼容4G/5G或多运营商频段

增益(Gain)

增益越高，通常方向性越强，有利于定向覆盖和远距离链路

但过高增益也可能导致覆盖范围过窄，需要结合实际场景权衡

驻波比(VSWR)或回波损耗

反映匹配情况，VSWR越低，匹配越好，天线效率越高

好的天线在目标频段内VSWR一般要求在2以下，甚至更低

辐射方向图

决定信号能量朝哪个方向集中

常见有扇区型、定向型、近似全向型板状天线

极化方式与MIMO支持

垂直极化、水平极化、±45°双极化等形式

是否支持2×2、4×4甚至更高阶的MIMO结构

功率承受能力与环境指标

最大输入功率

防水、防尘、防腐蚀等级

工作温度范围、耐风压等

五、5G板状天线有哪些优势?

相比传统杆状、螺旋天线，5G板状天线在5G时代受到青睐，主要有以下几方面优势：

体积扁平、易于集成

可以直接贴装在设备壳体内部或面板背面

对于需要紧凑设计的室内AP、小基站、CPE等产品非常友好

阵列化设计方便

多个板状单元可以紧凑排列组成MIMO阵列

易于实现多波束、波束赋形等高级功能

外观隐蔽、美观

安装后外部看不到明显“天线杆”，整体造型更简洁

适合商业环境、室内装修要求较高的场景

定向覆盖能力强

可以针对目标区域集中能量，提高有效覆盖和链路质量

有助于降低相邻区域干扰，提高系统容量

量产一致性好

通过标准PCB和工艺生产，参数可控、一致性较好

便于规模化制造和成本控制

六、5G板状天线的典型应用场景

5G小基站与室内分布系统

写字楼、商场、园区、车站等室内覆盖

将板状天线隐藏在天花、墙体、广告牌等位置，实现定向或扇区覆盖

5G CPE与家庭/企业网关

宽带难以覆盖区域采用5G CPE接入

CPE外壳内置板状天线，实现对基站的定向接入

工业与物联网终端

工业网关、监控设备、AGV小车、物流设备等

利用板状天线实现稳定的5G连接，支持实时数据回传和远程控制

车联网与专网通信设备

某些车载终端或车顶设备使用板状天线实现5G链路

配合其他GNSS、Wi-Fi、蓝牙天线组成多合一天线模组

室外箱体与防护设备

户外监控杆、通信机柜、环境监测箱等

板状天线可装于箱门或侧壁内部，外观低调，安装牢固

七、与其他形态天线的对比

与全向杆状天线对比

杆状天线：适合需要全向覆盖的小范围应用，安装简单，但难以实现精确定向和高增益;

板状天线：更适合定向或半定向覆盖，增益普遍更高，适合链路方向明确的5G场景。

与抛物面天线对比

抛物面天线：非常高增益、窄波束，多用于点对点长距离微波链路;

板状天线：结构更扁平、轻量化，适合点对多点或近中距离覆盖，更容易隐蔽安装。

与内置小型PIFA/螺旋天线对比

小型内置天线体积小，但单元增益有限，多用于手机、少数终端中;

板状天线在面积、结构上更“有空间”，在增益、方向性方面更容易优化。

总体而言，板状天线是5G中高频段实现较高增益、可控方向性和便捷集成的一种平衡选择。

八、影响5G板状天线性能的关键因素

在实际应用中，5G板状天线的性能不仅取决于自身设计，也受安装环境和配套系统影响。

安装位置与周边金属环境

过近的大面积金属可能改变天线方向图和匹配特性

安装在墙体、支架时，需要预留合理间距

方向与仰角调整

定向板状天线需要正确指向目标区域或对端设备

仰角和方位角不合适，可能导致覆盖“打偏”

馈线长度与损耗

射频线缆越长，损耗越大

应尽量缩短天线与射频模块之间的距离，或采用低损耗馈线

多天线间的耦合与隔离度

MIMO应用中，需要控制各天线单元之间的耦合

合理布局与隔离，才能发挥MIMO的增益和容量优势

实际频段配置和运营商网络匹配

需要确认天线设计频段与当地5G网络频谱是否一致

多频段天线需关注各频段性能是否均衡

九、5G板状天线选型时可以参考的要点

明确频段与应用场景

是面向Sub-6GHz，还是毫米波?

用于室内覆盖、户外CPE、工业终端，还是车载设备?

确定增益与方向性需求

需要高增益定向，还是较宽扇区覆盖?

是否有明确覆盖方向和范围?

确认MIMO与极化方式

是否需要2×2、4×4 MIMO?

是否需要双极化设计，以提升链路质量?

看环境适应与防护性能

户外使用需要考虑防水、防尘、防腐、耐候性

工业环境还要考虑振动、温度和环境干扰

考虑结构尺寸与安装方式

板状天线尺寸是否适配设备外壳或安装位置

安装方式是壁挂、抱杆、吸顶还是嵌入式?

在这些基础问题明确之后，再结合厂家提供的详细参数和测试报告，就能更有把握地选到合适的5G板状天线方案。

5G板状天线看似只是一块扁平的“板子”，实际却是5G信号发射和接收的重要“窗口”。

它在5G小基站、室内分布、CPE终端、工业和物联网设备中广泛使用，以扁平易集成、高增益、可阵列化的特点，为高速、低时延、大容量的5G网络提供了可靠的射频支撑。