手機天線設(shè)計概述課件

lgggyz2010-09手機天線知識介紹8/2/20231lgggyz手機天線知識介紹7/31/20231提綱7手機天線常用種類5天線設(shè)計3手機天線原理介紹6天線測試8AppleN90GSM&3G天線4天線設(shè)計流程圖1移動通信的發(fā)展趨勢2移動通信頻譜劃分8/2/20232提綱7手機天線常用種類5天線設(shè)計3手機天線原理介紹6天線測1.移動通信發(fā)展趨勢1GFDMA2GTDMA&CDMA3GOFDM8/2/202331.移動通信發(fā)展趨勢1GFDMA2GTDMA&CDMA32.移動通信頻譜劃分8/2/202342.移動通信頻譜劃分7/31/202343.手機天線原理介紹

天線﹐是電波的換成能器件﹐用以發(fā)射和接收電波。天線把在電路里流動的高頻電流通過電磁感應轉(zhuǎn)換成高頻電磁波向外輻射﹐高頻電流流過任何導體時﹐導體內(nèi)部的電子隨高頻電流一起振動﹐在導體外面空間會感應激發(fā)電磁波。天線也把空間的電磁波通過感應轉(zhuǎn)換成高頻電流﹐因此﹐天線收發(fā)是互逆的。

插圖8/2/202353.手機天線原理介紹天線﹐是電波的換成能器件﹐用4.手機天線原理介紹天線增益：某一方向的天線增益是指該方向上的功率通量密度和理想點源或半波振子在最大輻射方向上的功率通量密度之比。增益與天線方向圖的關(guān)系：方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。

垂直極化：常以大地作為標準面。凡是極化面與大地法線面平行的極化波稱為垂直極化波。其電場方向與大地垂直。如果天線采用垂直極化，那我們希望的結(jié)果是水平波束寬度最小。天線的幾個常用術(shù)語右圖中水平的是主瓣，垂直的是副瓣8/2/202364.手機天線原理介紹天線增益：某一方向的天線增益是指3.手機天線原理介紹下圖是一個天線的理想極化圖（立體圖、垂直面圖、水平面圖）8/2/202373.手機天線原理介紹下圖是一個天線的理想極化圖（立體圖、垂直4.天線設(shè)計流程圖8/2/202384.天線設(shè)計流程圖7/31/202385.天線設(shè)計（一）PIFA天線設(shè)計注意事項1，內(nèi)置天線盡量遠離周圍馬達、SPEARKER、RECEIVER等較大金屬物體。有時候有攝像頭出現(xiàn)，這時候應該把天線這塊挖空，盡量作好攝像頭FPC的屏蔽，否則會影響接收靈敏度。盡量避免PCB上微帶、引線等與天線彈片平行（平行會產(chǎn)生寄生電容）。2，內(nèi)置天線附近的結(jié)構(gòu)件（面）不要有噴涂導電漆等導電物質(zhì)。3，手機天線附近區(qū)域不要做電鍍工藝以及避免設(shè)計金屬裝飾件等。有環(huán)形的金屬圈就要接地.裝飾件，通過導電布接到入件上再接到電路板的邊緣，即導地。8/2/202395.天線設(shè)計（一）PIFA天線設(shè)計注意事項1，內(nèi)置天線盡5.天線設(shè)計4，內(nèi)置天線正上、下方不能有與FPC（排線）重合部分，且相互邊緣距離3mm以上。5，內(nèi)置天線與手機電池的間距應在5mm以上。6，手機PCB的長度對PIFA天線的性能有重要的影響，目前直板機PCB的長度在75-105mm之間這個水平。7，饋電點的焊盤應該不小于2x3mm；饋電點應該靠邊緣。8，天線區(qū)域可適當開些定位孔。9，在目前的有些超薄滑蓋機中，由于天線高度不夠，可以通過挖空PIFA天線下方的地,然后在其背面再加一個金屬片，起到一個參考地的作用，達到滿足設(shè)計帶寬的要求。8/2/2023105.天線設(shè)計4，內(nèi)置天線正上、下方不能有與FPC（排線）重合5.天線設(shè)計10，天線空間一般要求預留空間：W、L、H，其中W15-25mm）、L35-45mm）、H6-8mm)。其中H和天線諧振頻率的帶寬密切相關(guān)。W、L決定天線的最低頻率。如果天線面積如下：雙頻（GSM/DCS）：600x6~8mm三頻（GSM/DCS/PCS）：700x7~8mm則GSM頻段的效果會比較理想。如何增加天線帶寬增加厚度或采用平面／非平面層狀無源器件可改善微帶天線帶寬，但會使天線尺寸增大。驅(qū)動單元和天線無源單元的長和寬通常在一個半波長到1／4波長范圍內(nèi)。8/2/2023115.天線設(shè)計10，天線空間一般要求預留空間：W、L、H，其中5.天線設(shè)計（二）單極天線設(shè)計注意事項單極天線的設(shè)計要求與PIFA天線大多相同，相同項不再贅述。1.天線的寬度應該不小于15mm。2.單極必須懸空，平面結(jié)構(gòu)下不能有PCB的Ground，一般內(nèi)置天線必須離主板3mm（水平方向），在天線正下方到地的高度必須保持在5mm（垂直方向）以上。如下圖3.由于MONOPOLE天線沒有參考的地，SAR一般比PIFA天線大，實際應用中受到限制，且這是測試的難點，但是效率一般比PIFA高。離電池要5mm以上。8/2/2023125.天線設(shè)計（二）單極天線設(shè)計注意事項單極天線的設(shè)計要求與5.PIFA天線設(shè)計★PIFA天線設(shè)計步驟取一塊大小與天線支架差不多的銅箔，將銅箔粘貼在支架上，根據(jù)支架走勢和周圍元器件布置情況而設(shè)計出天線初步外形。天線長度要求：天線長度一般取天線輻射波長的1/4?，F(xiàn)在天線一般是多頻段的，我在以前設(shè)計天線時（沒有3G頻段），一般在GSM900的天線長度基礎(chǔ)上試驗。8/2/2023135.PIFA天線設(shè)計★PIFA天線設(shè)計步驟取一塊大小6.PIFA天線測試測試天線VSWRVSWR<1.5時所對應的頻段我們認為是有效頻段，怎樣增加有效頻段寬度，這是天線設(shè)計的關(guān)鍵所在，也是最直接、最難的地方，大家有興趣的話可以做一下研究。測試時，把網(wǎng)絡矢量分析儀校正，然后用電烙鐵把主板上的測試孔取下，然后把饋線內(nèi)的芯線和芯線外層金屬部分別焊在測試孔下的焊盤上。再把拆下的手機各部分安裝，最后把饋線的另一端連接到矢量分析儀上進行測量。測試時要求手機部件全部安裝，盡量以最真實的情形來模擬用戶使用時的情況。

8/2/2023146.PIFA天線測試測試天線VSWR7/31/2026.PIFA天線測試用網(wǎng)絡失量分析儀測量出來的VWSR圖形，雙頻天線有效VSWR(G900&1800)8/2/2023156.PIFA天線測試用網(wǎng)絡失量分析儀測量出來的VWSR圖形，6.PIFA天線測試上圖是一張理想的VSWR圖形，大多數(shù)天線的頻段對應的VSWR是分成不同有效部分的，也就是說VSWR可能有一個以上U形曲線。如果是四頻天線（GSM），則有可能有兩個以上的U形曲線。三頻天線(G900、D1800、P1900）一般共用一個。我們說的共用不是說不能有兩個U形線，實際中是有的，

如果VSWR達到理想的數(shù)值，則可以進行下一步測試---暗室測試8/2/2023166.PIFA天線測試上圖是一張理想的VSWR圖形，大多6.PIFA天線測試3.暗室測試暗室測試比較簡單，一般分為2D測試和3D測試，3D測試能比較全面的測試天線性能，但是設(shè)備成本比較大，大多數(shù)天線廠家都建設(shè)的是2D暗室，深圳的康佳集團有一個3D暗室。下面介紹一下2D測試內(nèi)容：

8/2/2023176.PIFA天線測試3.暗室測試7/31/2023176.PIFA天線測試TX標準：30～32dBRX標準：-100～-110

Sensitivity標準：-100～-110附G900&D1800頻點計算１.GSM900MHz

上行信道頻率﹕fl(n)＝890.2+(n-1)*0.2MHz下行信道頻率﹕fh(n)=fl(n)+45MHz(1=<n<=124)2.

GSM1800MHz

上行信道頻率:fl(n)＝1710.2+(n-512)*0.2MHz下行信道頻率:fh(n)=fl(n)+95MHz(512=<n<=885）8/2/2023186.PIFA天線測試TX標準：30～32dB7/31/2026.PIFA天線測試TX的標準：30～32dBRX的標準：-100～-110Sensitivity的標準：-100～-110如果在天線測試中達到以上標準，則可以發(fā)數(shù)據(jù)報告給客戶，客戶如認可數(shù)據(jù)，則可以把設(shè)計的天線交付模具組，模具組根據(jù)設(shè)計尺寸，制作出初級天線模型，再進行暗室測試，OK則模具組將天線尺寸參數(shù)交付工廠開模生產(chǎn)，F(xiàn)ail則模具組繼續(xù)修改。每個天線表面都會開一些小孔，有人是稱定位孔，也有人稱是散熱孔，自認為兩方面都有道理。8/2/2023196.PIFA天線測試TX的標準：30～326.Monopole天線設(shè)計Monopole的設(shè)計與PIFA天線設(shè)計流程是相同的，測試標準也是同等對待。PIFA與Monopole的優(yōu)劣1.PIFA皮法天線如按要求設(shè)計環(huán)境結(jié)構(gòu)，電性能相稱優(yōu)越，包括SAR指標，是內(nèi)置天線首選方案。2.Monopole天線投影區(qū)域不能有鋪地，或無PCB，同時也不要安排馬達、SPEAKER、RECEIVER等較大金屬結(jié)構(gòu)的元件。由于單極天線的電性能對金屬特別敏感，甚至無法實現(xiàn)。綜合來說PIFA天線對環(huán)境要求不太高，比較容易實現(xiàn)，性能也能達到一般要求，所以大多手機（山寨）都首選這種天線。8/2/2023206.Monopole天線設(shè)計Monopole的設(shè)計與PIFA7.手機天線常用種類1PIFA手機天線種類即PF天線或者倒F天線(Plane

FigureAntenna)8/2/2023217.手機天線常用種類1PIFA手機天線種類即PF天線或者倒F7.手機天線常用種類2Monopole

即單極天線說明：PF天線和單極天線包含的常用種類分為兩種1>彈片式2>貼片式(FPC)8/2/2023227.手機天線常用種類2Monopole即單極天線說明：PF8.AppleN90GSM&UMTS天線常用匹配等效電路PIFA天線等效圖如上，由L2與C1構(gòu)