手機內(nèi)置天線

手機內(nèi)置天線第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六天線基本概念ReturnLoss（回波損耗S11）第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六天線原理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）

Gain＝Directionality×Efficiency Efficiency＝OutputPower/InputPower第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六天線原理Polarization（極化）

天線遠場處電矢量軌跡。分線極化、圓極化、橢圓極化。 一般手機外置（stubby）天線在H面接近線極化，PIFA和Monopole極化復(fù)雜。 基站入射波為線極化，方向與地面垂直。

XY平面為H面，YZ面E1面，XZ面E2面?；綳YZ第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六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)第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六天線原理－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(withGain)垂直波束第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六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。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。AreaofpoorcoveragedirectlyundertheantennaBeamwidth第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六EIRP（EffectiveIsotropicRadiatedPower）

EIRP=transmitterpower+antennagain–cableloss

PowerSettingdBm100mW20dBm50mW17dBm30mW15dBmGain@6dBiPatchEIRP6dBi26dBm6dBi23dBm6dBi21dBm20mW13dBm15mW12dBm5mW7dBm1mW0dBm6dBi19dBm6dBi18dBm6dBi13dBm6dBi6dBm第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六內(nèi)置天線分類PIFA PlanarInvertedFAntennaInternalPlanarMonopole

內(nèi)置平面單極天線InternalHelix

內(nèi)置螺旋天線第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六手機結(jié)構(gòu)vsPIFA天線（直板機）（一）典型PIFA形式,GSM/DCS(/PCS)位于手機頂部面向Z軸正向，與電池同側(cè)。第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六手機結(jié)構(gòu)vsPIFA天線（直板機）（二）L=35~40w=15~25H=6~8FeedpinshortpinGroundAntenna第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六手機結(jié)構(gòu)vsPIFA天線（直板機）（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PCB的尺寸對PIFA有很大影響ShieldingCase對天線的影響手機電池芯對PIFA影響強烈。第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六PIFA需要的空間和其它條件PIFA需要的空間大小視乎頻段和射頻性能的需求。

雙頻（GSM/DCS）：600×7～8mm

三頻（GSM/DCS/PCS）：700×7～8mm

滿足以上需求則GSM頻段一般可能達－1～0dBi，DCS/PCS則0～1dBi。天線正下方一般避免安放器件，尤其是Speaker和Vibrator電池盡量遠離天線。一般至少5mm以上。天線同側(cè)后蓋上不用導(dǎo)電漆噴涂，謹慎使用電鍍裝飾。第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六天線饋點和接地的擺放

（紅色為饋點，藍色為接地）第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六手機結(jié)構(gòu)vsPIFA天線（翻蓋或滑蓋）（一）翻蓋手機合蓋狀態(tài)，天線表現(xiàn)與直板機無異。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?。?5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六手機結(jié)構(gòu)vsPIFA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。第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六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。第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六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)，不易與當今靈活多變的手機結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。面對3G和多模手機的要求，一個手機的天線（組）必須同時面對900（800）MHz、1700MHz～2200MHz如此寬廣電磁波譜的要求。PIFA顯得力不從心。第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六內(nèi)置平面Monopole出現(xiàn)的現(xiàn)實意義多模手機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，易于與當今多變的手機結(jié)構(gòu)相配合第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六天線低頻部分天線高頻部分PCBFeedStrip塑膠支架38X6X4第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六從右圖可見該種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、寬達幾百兆工作帶寬。第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六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。全向性可控制第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六內(nèi)置PlanarMonopolevs手機結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)置PlanarMonopole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FeedPoint和PCB上的Pad相連。第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六內(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PCB連接

Stamping+Support

Stamping熱熔到Support上，連接用springStamping+Support+Pogopin(正、反)

Stamping熱熔到Support上，連接用PogoPin。

正向使用PogoPin一般適合于帶support的結(jié)構(gòu)，反向使用都可以。天線PogoPinPCB天線PogoPinPCB正向使用PogoPin的反向使用PogoPin的第24頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六FPCFPC+Support+FPC連接器FPC+Support+Pogopin(正、反)Housing表面電鍍第25頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六內(nèi)置Helix類似外置Helix