手機(jī)天線基礎(chǔ)知識

1、天線基本概念 Return Loss（回波損耗S11）天線原理 Directionality（方向性系數(shù)）天線輻射方向性參數(shù)。天線據(jù)此可分全向（omni-directional）和定向（directional）。 Gain（增益）天線增益定義為規(guī)定方向的天線輻射強度和參考天線之比。 Efficiency（效率）GainDirectionality EfficiencyEfficiencyOutput Power/Input Power天線原理 Polarization（極化）天線遠(yuǎn)場處電矢量軌跡。分線極化、圓極化、橢圓極化。一般手機(jī)外置（stubby）天線在H面接近線極化，PIFA和Monop

2、ole極化復(fù)雜?；救肷洳榫€極化，方向與地面垂直。XY平面為H面，YZ面E1面，XZ面E2面。基站XYZ天線原理 一個理論上的各向同性（Isotropic）天線有全立體角相等的方向分布。 該天線可作為其它天線的參照。側(cè)視(垂直方向圖)頂視(平面方向圖)天線原理偶極天線 偶極天線方向圖側(cè)視看來Isotropic方向圖垂直方向收到“擠壓”，水平方向則擴(kuò)大了覆蓋范圍。 增益越高，垂直方向波束越窄，水平方向覆蓋面積越大。側(cè)視(垂直方向圖)頂視(水平方向圖)dipole (with Gain)垂直波束全向和定向 右上圖為一高增益全向天線。垂直方向波束窄，陰影為天線不能覆蓋范圍。水平方向則覆蓋面積很大。

3、 右下圖顯示方向圖被“擠壓”向一個方向，輻射能量在一定角度分布較大。而背面能量分布少。Area of poor coverage directly under the antennaBeamwidthSide View(Vertical Pattern)Top View(Horizontal Pattern) EIRP（ Effective Isotropic Radiated Power ） EIRP = transmitter power + antenna gain cable lossPower SettingdBm100 mW20 dBm50 mW17 dBm30 mW15 dBmG

4、ain 6 dBi PatchEIRP6 dBi26 dBm6 dBi23 dBm6 dBi21 dBm20 mW13 dBm15 mW12 dBm5 mW7 dBm1 mW0 dBm6 dBi19 dBm6 dBi18 dBm6 dBi13 dBm6 dBi6 dBm內(nèi)置天線分類 PIFAPlanar Inverted F Antenna Internal Planar Monopole內(nèi)置平面單極天線 Internal Helix內(nèi)置螺旋天線手機(jī)結(jié)構(gòu) vs PIFA天線（直板機(jī)）（一） 典型PIFA形式,GSM/DCS(/PCS) 位于手機(jī)頂部 面向Z軸正向，與電池同側(cè)。手機(jī)結(jié)構(gòu) vs P

5、IFA天線（直板機(jī)）（二）L=3540w=1525H=68Feed pinshort pinGroundAntenna手機(jī)結(jié)構(gòu) vs PIFA天線（直板機(jī)）（三） PIFA最重要的三個參數(shù)W，L，H，其中H和天線諧振頻率的帶寬密切相關(guān)。W、L決定天線最低頻率。 手機(jī)PCB的尺寸對PIFA有很大影響 Shielding Case對天線的影響 手機(jī)電池芯對PIFA影響強烈。PIFA需要的空間和其它條件 PIFAPIFA需要的空間大小視乎頻段和射頻性能的需求。需要的空間大小視乎頻段和射頻性能的需求。雙頻（GSM/DCS）：600 78mm三頻（GSM/DCS/PCS）：700 78mm滿足以上需求則

6、GSM頻段一般可能達(dá)10dBi，DCS/PCS則01dBi。 天線正下方一般避免安放器件，尤其是天線正下方一般避免安放器件，尤其是SpeakerSpeaker和和VibratorVibrator 電池盡量遠(yuǎn)離天線。一般至少電池盡量遠(yuǎn)離天線。一般至少5mm5mm以上。以上。 天線同側(cè)后蓋上不用導(dǎo)電漆噴涂，謹(jǐn)慎使用電鍍裝飾天線同側(cè)后蓋上不用導(dǎo)電漆噴涂，謹(jǐn)慎使用電鍍裝飾。2mm2mm天線饋點和接地的擺放（紅色為饋點，藍(lán)色為接地）手機(jī)結(jié)構(gòu) vs PIFA天線（翻蓋或滑蓋）（一） 翻蓋手機(jī)合蓋狀態(tài)，天線表現(xiàn)與直板機(jī)無異。 開蓋狀態(tài)，上下蓋PCB都為地，天線由在地頂端變?yōu)樘幱诘刂醒搿Ｊ謾C(jī)結(jié)構(gòu) vs PIF

7、A天線（翻蓋或滑蓋）（二） 右二圖為合、開兩種狀態(tài)下天線S11參數(shù)的Smith圓圖。右上圖為合蓋，右下為開蓋。 由右圖可見兩種狀態(tài)下天線工作狀態(tài)發(fā)生較大變化。通常低頻諧振降低。 以上二圖分別為直板（左）、翻蓋（右）1GHz時的增益方向圖。 由于翻蓋打開，增益比直板狀態(tài)增大了。直板狀態(tài)全向性好，翻蓋狀態(tài)則背向增益變小。PIFA的局限 PIFA脫胎于帶短路微帶天線，有帶寬窄的先天缺點。 PIFA增益偏低。 結(jié)構(gòu)單調(diào)，不易與當(dāng)今靈活多變的手機(jī)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。 面對3G和多模手機(jī)的要求，一個手機(jī)的天線（組）必須同時面對900（800）MHz、1700MHz2200MHz如此寬廣電磁波譜的要求。PIFA顯得

8、力不從心。內(nèi)置平面Monopole出現(xiàn)的現(xiàn)實意義 多模手機(jī)對多頻段天線的要求 Monopole的大帶寬和高增益，足以應(yīng)付3G時代跨越2GHz的幾百兆帶寬需求。 內(nèi)置平面Monopole結(jié)構(gòu)靈活，易于與當(dāng)今多變的手機(jī)結(jié)構(gòu)相配合天線低頻部分天線低頻部分天線高頻部分天線高頻部分PCBFeed Strip塑膠支架塑膠支架38X6X4從右圖可見 該種monopole保持了低頻（1GHz）工作頻帶。 高頻則可有著與中心頻率比值20%以上、寬達(dá)幾百兆工作帶寬。右圖為該天線模型在1.8GHz頻率下的增益方向圖。 最大增益4dBi。 全向性可控制內(nèi)置Planar Monopole vs 手機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計 內(nèi)置Pla

9、nar Monopole天線可以比同樣工作頻率的PIFA小。 Monopole必須懸空，平面結(jié)構(gòu)下不能有PCB的Ground。 Monopole只需要一個Feed Point和PCB上的Pad相連。內(nèi)置天線結(jié)構(gòu)種類Stamping Stamping熱熔到Housing內(nèi)側(cè)，Stamping伸出spring與手機(jī)PCB連接Stamping + Support Stamping熱熔到Support上，連接用springStamping + Support + Pogo pin (正、反正、反)Stamping熱熔到Support上，連接用Pogo Pin。正向使用Pogo Pin一般適合于帶support的結(jié)構(gòu)，反向使用都可以。天線天線Pogo PinPCB天線天線Pogo PinPCB正向使用正向使用Pogo Pin的的反向使用反向使用Pogo Pin的的 FPC FPC + Support + FPC連接器 FPC + Support + Pogo pin (正、反) Housing表面電鍍內(nèi)置Helix類似外置Hel