Transcript 手机内置式天线
内置手机天线设计选型分析 Prepare by Xiong Wei min March 24.2008 天线基本概念 • • 1.通用设计要求Return 手机天线性能与外形大小有密切关系。通常会 Loss（回波损耗S11） 使用以物理长度的频率波长制定的规格化电气性 长度，一般是将电气性长度为低于1/2波长以下的 天线定义为小型天线(以下简称为小型天线)。小型 天线，它的缺点是低效率、窄频宽，为了确保天 线的性能，因此天线小型化有一定的极限。所幸 的是天线使用的元件大多是可以创造空间的导体， 若与波长比较的话，只要导体具备一定大小，基 本上就可以当作小天线使用。 天线幅射指标 • Directionality（方向性系数） 天线辐射方向性参数。天线据此可分全向（omnidirectional）和定向（directional）。 • Gain（增益） 天线增益定义为规定方向的天线辐射强度和参考 天线之比。 • Efficiency（效率） Gain＝Directionality × Efficiency Efficiency＝Output Power/Input Power 内置天线 Polarization（极化） 天线远场处电矢量轨迹。分线 极化、圆极化、椭圆极化。 PIFA和Monopole极化复杂。 基站入射波为线极化，方向与 地面垂直。 XY平面为H面，YZ面E1面， XZ面E2面。 基站 内置天线分类 • PIFA Planar Inverted F Antenna • Internal Planar Monopole 内置平面单极天线 • Internal PCB &FPC 内置印刷天线 手机结构 vs PIFA天线（直板 机）（一） • 典型PIFA形 式,GSM/DCS (/PCS) • 位于手机顶部 • 面向Z轴正向， 与电池同侧。 手机结构 vs PIFA天线（直板 机）（二） short pin w=15~25 Feed pin L=35~40 Antenna H=6~8 Ground 手机结构 vs PIFA天线（直板 机）（三） • PIFA最重要的三个参数 W，L，H，其中H和天线谐振频率的带宽密 切相关。W、L决定天线最低频率。 • 手机PCB的尺寸对PIFA有很大影响 • Shielding Case对天线的影响 • 手机电池芯对PIFA影响强烈。 PIFA需要的空间和其它条件 • PIFA需要的空间大小视乎频段和射频性能的需求。 双频（GSM/DCS）：600 ×7～8mm 三频（GSM/DCS/PCS）： ×7～8mm m700 m2 满足以上需求则GSM频段一般可能达－ 1～0dBi， m m2 DCS/PCS则0～1dBi。 • 天线正下方一般避免安放器件，尤其是Speaker和 Vibrator • 电池尽量远离天线。一般至少5mm以上。 • 天线同侧后盖上不用导电漆喷涂，谨慎使用电镀装饰。 天线馈点和接地的摆放 （红色为馈点，蓝色为接地） PIFA的局限 • PIFA脱胎于带短路微带天线，有带宽窄的先天缺 点。 • PIFA增益偏低。 • 结构单调，不易与当今灵活多变的手机结构相适 应。 • 面对3G和多模手机的要求，一个手机的天线（组） 必须同时面对900（800）MHz、1700MHz～ 2200MHz如此宽广电磁波谱的要求。PIFA显得力 不从心。 内置平面Monopole出现的现 实意义 • 多模手机对多频段天 线的要求 • Monopole的大带宽和 高增益，足以应付3G 时代跨越2GHz的几百 兆带宽需求。 • 内置平面Monopole结 构灵活，易于与当今 多变的手机结构相配 合 Feed Strip 天线低频部分 塑胶支架 38X6X4 PCB 天线高频部分 内置Planar Monopole vs 手机 结构设计 • 内置Planar Monopole天线可以比同样工作 频率的PIFA小。 • Monopole必须悬空，平面结构下不能有 PCB的Ground。 • Monopole只需要一个Feed Point和PCB上 的Pad相连。 内置天线结构种类 天线 PCB Pogo Pin 正向使用Pogo Pin的 天线 PCB Pogo Pin 反向使用Pogo Pin的 1. Stamping Stamping热熔到Housing内侧，Stamping伸出spring与手机PCB连接 2. Stamping + Support Stamping热熔到Support上，连接用spring 3. Stamping + Support + Pogo pin (正、反) Stamping热熔到Support上，连接用Pogo Pin。 正向使用Pogo Pin一般适合于带support的结构，反向使用都可以。 内置meander • FPC中金属线meander嵌入塑料内模，可平行于 PCB平面，也可竖直装载于PCB顶端。 • 金属线印刷在PCB平面，装载于PCB边缘。一般 净空区的长是天线长的1.6倍，宽约是天线 宽的1.6倍，净空区越大越好。 以上实际RF效果均不够理想。优点在于可以有效 利用手机空间及主板边角进行设计，对单频稍加 修改可快速设计通用的内置天线手机。 手机天线选型规则 谢谢大家！