PIFA天線相關(guān)介紹.doc

天線分為內(nèi)置與外置，外置主要使用螺旋或者PCB，螺旋天線一般帶寬比較好也比較常用，PCB 天線比較容易調(diào)頻率易于設(shè)計(jì)，但愛(ài)立信有兩項(xiàng)重要專利，所以在歐美市場(chǎng)上很少其他廠商使用。還有一種假內(nèi)置天線，其實(shí)就是外置天線的內(nèi)置，性能相對(duì)比較差，一般不推薦使用。 內(nèi)置天線而言，主要是PIFA與MONOPOLE天線。PIFA的結(jié)構(gòu)有slot antennna,G antennna等，一般常用G天線。monopole 天線的效率極高，三星手機(jī)常用此種設(shè)計(jì)，但SAR值比較成問(wèn)題。但三星折疊機(jī)比較多，天線可以遠(yuǎn)離人腦，SAR相對(duì)人腦影響較小。 天線設(shè)計(jì)是個(gè)相對(duì)比較狹窄的領(lǐng)域，一般的RF工程師都可以進(jìn)行設(shè)計(jì)，但要把天線作好是非常不容易的，需要長(zhǎng)時(shí)間的積累。所以即便NOKIA，也把天線外包給飛創(chuàng)等著名天線設(shè)計(jì)公司。slot antennna 中高低頻一般是由parastic產(chǎn)生的,由于天線其實(shí)要求的是1/4波長(zhǎng),在這種結(jié)構(gòu)中,發(fā)射片之間的槽長(zhǎng)便近似于1/4波長(zhǎng),因而產(chǎn)生諧振點(diǎn),G天線則是一般分成兩塊,基本相獨(dú)立,一邊產(chǎn)生低頻,另一邊是高頻。通過(guò)控制發(fā)射片的長(zhǎng)度可以改變頻率.有時(shí)懷疑在兩種結(jié)構(gòu)中可能兩種產(chǎn)生方式都存在,因?yàn)槊總€(gè)天線上都會(huì)有最敏感的區(qū)域,可能只是哪一種表現(xiàn)出的更強(qiáng)一點(diǎn)而已.monopole antenna 的SAR值,如果直板機(jī)的話,一般在2.0以上,大大超過(guò)歐標(biāo)與美標(biāo),一般國(guó)產(chǎn)手機(jī)不會(huì)考慮SAR值的,只要效率好就ok,所以如果你所使用的是這種爛機(jī)的話,基本可以扔掉了. 內(nèi)置天線技術(shù)要求：內(nèi)置天線材料為鈹銅、不銹鋼等其他材料，具體支撐視結(jié)構(gòu)而定。鈹銅（外面鍍金）天線的RF 性能比較好，但是價(jià)格稍高于不銹鋼材料。內(nèi)置天線性能的保證對(duì)結(jié)構(gòu)要求較嚴(yán)，基本的要求如下，否則天線性能將受到較大影響，具體影響程度視天線的類型而定。一般認(rèn)為，PIFA 天線體積大、性能好；滑蓋機(jī)必須使用此種天線進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體要求如下：1. PIFA 的高度應(yīng)該不小于6.5mm；2. LCM 的connector 應(yīng)該布局在主板的鍵盤面；3. 天線的寬度應(yīng)該不小于20mm；4. 從射頻測(cè)試口到天線饋點(diǎn)的引線的阻抗保持在50 歐姆；5. PIFA 天線的附近的器件應(yīng)該盡量做好屏蔽；6. 饋點(diǎn)的焊盤應(yīng)該不小于2mm*3mm;7. 饋點(diǎn)焊盤（pad）應(yīng)該居頂靠邊；8. 如果測(cè)試座布局有困難，也可以放在天線區(qū)域；9. 天線區(qū)域可適當(dāng)開(kāi)些定位孔。10. 內(nèi)置天線周圍七毫米內(nèi)不能有馬達(dá)，SPEAKER，RECEIVER 等較大金屬物體MONOPOLAR 天線體積稍小、性能較差，一般不建議采用。具體要求如下：1. 內(nèi)置天線周圍七毫米內(nèi)不能有馬達(dá)，SPEAKER，RECEIVER 等較大金屬物體。2. 天線的寬度應(yīng)該不小于15m；3. 內(nèi)置天線附近的結(jié)構(gòu)件（面）不要噴涂導(dǎo)電漆等導(dǎo)電物質(zhì)。4. 手機(jī)天線區(qū)域附近不要做電鍍工藝以及避免設(shè)計(jì)金屬裝飾件等。5. 內(nèi)置天線正上、下方不能有與FPC 重合部分，且相互邊緣距離七毫米以上。6. 內(nèi)置天線與手機(jī)電池的間距應(yīng)在5mm 以上。其實(shí)對(duì)于MONOPOLE天線來(lái)說(shuō)，只要空間夠的話其性能還是可以做的比較好的，我做的一款，其效率最高可以到70%多了。關(guān)鍵問(wèn)題是天線下面不能有地，有地時(shí)其性能則大打折扣了目前的PIFA，MONO天線有些手機(jī)廠家不想增加匹配電路，他們不想修改他們的BOM單，所以這也是對(duì)手機(jī)設(shè)計(jì)者提出的挑戰(zhàn)。特別對(duì)于DUAL-BAND，TRI-BAN則是相當(dāng)難的。在PIFA的設(shè)計(jì)中，speaker和振蕩器的位置完全可以擺放在天線正下方，對(duì)speaker來(lái)說(shuō)，高度越矮越好，尺寸直徑越小越好，彈片式接觸是好于線式接觸的，另外在設(shè)計(jì)天線形狀的時(shí)候，也可以盡量減少天線和speaker的偶合，對(duì)天線性能的影響是基本能作到不受太大的影響的就目前而言，做3頻段天線的產(chǎn)品是比較多的，PIFA也好，F(xiàn)MA也好，應(yīng)該還是主要決定于手機(jī)本身的設(shè)計(jì)和天線尺寸的大小，以及天線的設(shè)計(jì)了，在常歸尺寸下，很難一下子就判斷這個(gè)項(xiàng)目就一定能做3頻或一定不能做，做3頻天線的尺寸要求一般而言還是要求盡量大些的，以前好些例子，都是可以做到3頻段的，但也有些是客戶要求做3頻段甚至4頻段，但只能做好雙頻或3頻的，感覺(jué)上和手機(jī)的關(guān)系也很大這個(gè)技術(shù)要求里的東西應(yīng)該是理想狀態(tài)下的要求，一般而言很難真正有手機(jī)廠家會(huì)照著這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做的，不然天線廠家就相對(duì)好做多啦，就成功的手機(jī)天線項(xiàng)目來(lái)說(shuō)：1，天線高度在46mm的效率大概能有20以上，對(duì)于有些特殊項(xiàng)目也可以用了2，天線寬度可以在10mm左右，PIFA和FMA都可以做到3，饋點(diǎn)焊盤在PCB中間，和地饋點(diǎn)間的距離有近也有遠(yuǎn)的，近的1mm,遠(yuǎn)的6，7個(gè)mm4，內(nèi)置天線下方有干擾的東西也是不少的，這也就提高了天線設(shè)計(jì)的難度另外，對(duì)于不推薦使用單饋點(diǎn)方式的天線，目前市場(chǎng)上使用這種形式的手機(jī)很多，天線使用面積小，高度要求低，性能應(yīng)該是普遍稍微好于PIFA 的吧，擔(dān)心的SAR問(wèn)題應(yīng)該也能達(dá)標(biāo)的，應(yīng)該是可以推薦使用的吧，有些不足的地方可能是天線下方不能有參考地，就就使手機(jī)PCB版的利用面積少了很多PIFA天線1。PIFA天線是微帶天線演變而來(lái)。很多的英文資料介紹Patch Antenna，建議看看基本原理。最簡(jiǎn)單的patch天線是一個(gè)金屬片平行放置于地平面上，用同軸線或者微帶線饋電即可。其輻射主要靠邊緣場(chǎng)。假設(shè)該天線平行于大地放置，其形狀為矩形，長(zhǎng)邊左右擺放，長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)。如果左邊緣的場(chǎng)是從patch到地，那么右邊緣剛好反向從地到將左右兩個(gè)邊緣的電場(chǎng)分解成水平和垂直分量，你會(huì)發(fā)現(xiàn)垂直分量抵消，水平分量加強(qiáng)。這樣將會(huì)產(chǎn)生平行于地平面的線極化遠(yuǎn)場(chǎng)。就手機(jī)而言，pifa天線的主極化一般是平行于手機(jī)主地平面。此時(shí)，可以得到兩個(gè)基本結(jié)論，1）這種天線的諧振波長(zhǎng)為貼片長(zhǎng)邊的4倍（實(shí)際中請(qǐng)考慮介質(zhì)的波長(zhǎng)縮短效應(yīng)，正比于1/sqrt(epsilon)；2）這種天線的輻射主要靠邊緣。而邊緣的場(chǎng)越往外傾斜，輻射越好（開(kāi)放場(chǎng)）。這就是為什么PIFA天線的高度如此重要的原因。2。加一個(gè)接地片（很多加在饋電附近）后，從微觀角度來(lái)看貼片上的電流將改變流向，部分電流從右側(cè)會(huì)流回來(lái)再回到地。這樣天線的諧振頻率就會(huì)降低，一般波長(zhǎng)會(huì)在4倍于貼片長(zhǎng)邊和短邊之和左右（同樣要考慮波長(zhǎng)縮短效應(yīng)）。從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，饋電柱與短路柱是一段雙線傳輸線。它將變換天線的阻抗。是一種變壓器效應(yīng)，它將部分容抗變換成感抗，從而使整個(gè)天線形成諧振。這段線越長(zhǎng)（極限是長(zhǎng)到1/4波長(zhǎng)）其變化效果越明顯（越敏感，實(shí)際中就是天線的高度增加）。傳輸變換原理大家應(yīng)該清楚。當(dāng)改變饋電柱和短路柱的橫向尺寸或者他們之間的距離時(shí)，實(shí)際上你是在改變?cè)摱蝹鬏斁€的特征阻抗。也就相應(yīng)地改變變換公式中平方的那部分。這就是為什么我們常說(shuō)饋電電和短路的改變將比較大的改變天線的阻抗。同時(shí)也是為什么說(shuō)PIFA天線一般可以不要匹配電路可以優(yōu)化的（事實(shí)上，加匹配有時(shí)候會(huì)反而降低天線的傳輸性指標(biāo)）。3。這個(gè)問(wèn)題的解釋是要配上圖可能會(huì)更清楚。的確有些問(wèn)題是要有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)以及現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)才會(huì)有比較深的理解的。建議朋友們工作時(shí)一定要扎實(shí)。以我個(gè)人經(jīng)驗(yàn)具體做法是：實(shí)際工作中的數(shù)據(jù)要仔