手機(jī)天線設(shè)計(jì)淺談?wù)n件

1、 手機(jī)天線設(shè)計(jì)_淺談一、天線的功能：二、天線的類型：三、天線設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：四、金屬器件對(duì)天線的影響：五、天線支架設(shè)計(jì)：六、材料：xxxxx7/26/20221一、天線功能無(wú)線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過(guò)饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接下來(lái)（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過(guò)饋線送到無(wú)線電接收機(jī)。可見(jiàn)，天線是發(fā)射和接收電磁波的一個(gè)重要的無(wú)線電設(shè)備，沒(méi)有天線也就沒(méi)有無(wú)線電通信。手機(jī)不間斷地與基站聯(lián)系，依靠天線接受和發(fā)射天磁波，天線釋放出的電磁輻射功率約440微瓦/平方厘米，天線的設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)上需要考慮天線的效率和SAR，對(duì)于各頻段天線效率基本要

2、求在30%以上。7/26/20222二、天線的類型一、按外觀分類：外置天線和內(nèi)置天線二、按手機(jī)通訊制式分為： GSM:900MHz DCS:850MHz PCS:1800MHz CDMA1X:800MHz WCDMA:2100MHz7/26/20223內(nèi)置天線主要種類PIFA antennaMonopole antennaChipset antenna7/26/20224A、外置天線空間要求CDMA: 線圈尺寸5.2*14mm GSM&DCS: 線圈尺寸5.2*14mm GSM&DCS&PCS: 線圈尺寸5.2*15mm GSM&DCS&PCS&WCDMA: 線圈尺寸5.2*15mm CDMA

3、&GSM&DCS&PCS&WCDMA: 線圈尺寸5.2*15mm三、天線設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)7/26/20225B、PIFA天線空間要求PHS: H6.5mm A200mmCDMA: H7.0mm A400mmGSM&DCS: H7.0mm A450mmGSM&DCS&PCS: H7.0mm A550mmGSM&DCS&PCS&WCDMA: H7.5mm A650mmCDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA: H8.0mm A750mm7/26/20226L=3540w=1525H=68Feed pinshort pinGroundAntennaPIFA天線設(shè)計(jì)參考7/26/20227C、Mono

4、pole天線空間要求PHS: Ground鏤空5mm 天線空間20*3mm CDMA: Ground鏤空5mm 天線空間30*5mm GSM&DCS: Ground鏤空7mm 天線空間30*7mm GSM&DCS&PCS: Ground鏤空8mm 天線空間30*7mmGSM&DCS&PCS&WCDMA: Ground鏤空12mm 天線空間30*7mmCDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA: Ground鏤空12mm 天線空間30*7mm7/26/20228Monopole天線設(shè)計(jì)參考7/26/202297/26/202210手機(jī)內(nèi)置天線形式比較7/26/202211主板設(shè)計(jì)(主要是內(nèi)置天

5、線)手機(jī)PCB的尺寸對(duì)天線影響很大，(直板機(jī))一般要求長(zhǎng)在90-120mm左右，寬在35-50mm左右。某些超薄機(jī)出于設(shè)計(jì)考慮，尺寸很短，建議在電池下面鋪金屬板，與PCB Ground充分連接，保證PCB的尺寸。7/26/202212PIFA饋點(diǎn)的位置7/26/202213Monopole饋點(diǎn)的位置7/26/202214超薄直板手機(jī)應(yīng)用PIFA的方案PIFA的GroundPIFA的Patch饋電接地PCB帶地LCD電池如果receiver在此空間內(nèi)部，則地上可以開(kāi)出音孔7/26/202215超薄直板手機(jī)應(yīng)用PIFA的方案把PCB在天線區(qū)域截?cái)?，用一塊良好接地的金屬片緊貼手機(jī)Top面，使得PIF

6、A的地降低；PIFA的patch則貼近Bottom面，這樣可以充分利用手機(jī)內(nèi)部的厚度。PIFA的高度要求還是不難滿足的。此種方案的缺點(diǎn)在于LCD的位置偏低，如果ID設(shè)計(jì)的賣(mài)點(diǎn)是大LCD且位置偏高，則不適合這種設(shè)計(jì)。7/26/202216超薄直板手機(jī)應(yīng)用單極天線的方案饋電PCB帶地LCDReceiver凈空區(qū)8mm至少5mm此空間可以放沒(méi)有金屬底座的Camera sensor7/26/202217超薄直板手機(jī)應(yīng)用單極天線的方案采用單極天線方案的要點(diǎn)是有一塊凈空區(qū)域在板的端部，凈空區(qū)域一般寬8mm。該區(qū)域沒(méi)有地，且一般沒(méi)有器件進(jìn)入?？紤]ID設(shè)計(jì)要求出音孔不能太低，speaker或者receiver

7、勢(shì)必要進(jìn)入上述的凈空區(qū)域。折中的設(shè)計(jì)是不可避免的。問(wèn)題在于尋求一個(gè)兩方面都可接受的平衡點(diǎn)。根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)判斷認(rèn)為，磁聲器件在單極天線的凈空區(qū)域內(nèi)，在手機(jī)厚度方向拉遠(yuǎn)器件和天線的垂直距離沒(méi)有明顯的好處且增加手機(jī)厚度；而沿手機(jī)主板長(zhǎng)度方向移動(dòng)器件是有巨大作用的，2mm的距離足以增加1dBi的增益。此種結(jié)構(gòu)布局LCD可以放得較高，ID設(shè)計(jì)都比較符合時(shí)尚，但單極天線的性能可能由于較少的凈空區(qū)，其它器件的影響，會(huì)大幅度的降低。7/26/202218Speaker和Receiver的影響Speaker和Receiver中間是一個(gè)線圈，長(zhǎng)度約在40-50mm左右，加上不同長(zhǎng)度的信號(hào)線可在不同的頻段產(chǎn)生諧振，

8、降低天線性能。Speaker和Receiver本身的高頻音頻信號(hào)會(huì)在低頻段產(chǎn)生干擾。一般在兩根信號(hào)線上各串聯(lián)一個(gè)100nH電感，可有效消除其影響。100nH四、金屬器件對(duì)天線的影響7/26/202219Motor和Camera的影響Motor對(duì)天線性能影響很大，特別是在工作狀態(tài)(震動(dòng))下。因此一般要求其距離天線饋點(diǎn)在10mm以上，同時(shí)為了提高天線效率等，天線在Motor上方周?chē)鷧^(qū)域盡量不布線。Camera正常情況下影響很小，但有時(shí)Flash的引線FPC過(guò)長(zhǎng)，會(huì)干擾到天線，故FPC長(zhǎng)度越短越好。7/26/202220裝飾件的影響機(jī)殼周框（上蓋和下殼）和天線附近經(jīng)常會(huì)有金屬裝飾件或電鍍裝飾件，如果

9、它們的尺寸和工作頻段波長(zhǎng)成比例，會(huì)對(duì)天線產(chǎn)生極大干擾。圖一周框電鍍層使功率和靈敏度下降3dB，故在兩肩部分截?cái)唷D二為Camera周?chē)难b飾件，尺寸較大，靈敏度下降了5dB，后整體尺寸減小一圈后影響消失。電鍍截?cái)?，改善性能整體尺寸減小一圈后，干擾消失。7/26/202221特殊設(shè)計(jì)的案例Moto V3面世后，很多Design House仿照其進(jìn)行設(shè)計(jì)，出來(lái)的結(jié)果GSM功率很差，不是其機(jī)板設(shè)計(jì)問(wèn)題，而是出在Ground的延伸上。類似手機(jī)天線都位于下端，打開(kāi)狀態(tài)時(shí)，上板和下板連接起來(lái)長(zhǎng)度太長(zhǎng)，約160mm，影響了GSM頻段的輻射。研究V3手機(jī)可以發(fā)現(xiàn)，即使連接前后板的FPC斷開(kāi)，兩者的Ground

10、也是連通的，整個(gè)金屬外殼和板子的Ground是一體的，這樣電流回流實(shí)際上就縮短了板子實(shí)際尺寸，保證了GSM 頻段的性能。類似手機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要保證FPC連接前后板，還要在板子另一側(cè)把Ground也連通。7/26/202222五、天線支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1、支架平面2、熱熔柱3、支架固定4、天線彈片7/26/2022231、支架平面支架平面:盡量是完整的平面或連續(xù)的曲面。曲面上的天線需隨曲面弧度進(jìn)行折彎，容易出現(xiàn)天線與支架間不貼和，有縫隙。若貼和不穩(wěn)定會(huì)影響天線性能，也容易與外殼有干涉。7/26/2022242、熱熔柱 熱熔柱的作用：將天線定位以及天線與支架的固定。 在支架設(shè)計(jì)時(shí)需要預(yù)留出來(lái)天線

11、的高度及熱熔柱熱熔后的高度。天線厚0.2mm，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常要求熱熔柱熱熔后與天線的距離保持在0.3mm。即，需要預(yù)留出至少0.5mm的高度，以避免與殼體有干涉。天線彈片處的熱熔柱較重要，一般會(huì)設(shè)計(jì)直徑為1.2mm。7/26/2022253、支架固定 熱熔柱的作用：將天線定位以及天線與支架的固定。 在支架設(shè)計(jì)時(shí)需要預(yù)留出來(lái)天線的高度及熱熔柱熱熔后的高度。天線厚0.2mm，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常要求熱熔柱熱熔后與天線的距離保持在0.3mm。即，需要預(yù)留出至少0.5mm的高度，以避免與殼體有干涉。天線彈片處的熱熔柱較重要，一般會(huì)設(shè)計(jì)直徑為1.2mm。7/26/202226 亦可以設(shè)計(jì)用鏍釘固定支架與PCB板，但鏍釘是金屬件，會(huì)對(duì)天線有一定影響。 支架與殼體固定，存在著雙重定位，即支架與PCB的定位，支架與殼體的定位。需要定位準(zhǔn)確以保證天線彈片與饋點(diǎn)的良好接觸。7/26/2022274、天線彈片 饋點(diǎn)位置需RF工程師與硬件工程師討論確定，PAD尺寸至少保證在33mm，PAD間距保持在1.5mm以上。 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也需考慮到PAD位置，天線和PAD需要合適的距離，以保證天線和PAD的良好接觸。7/26/20222