[小学教育]手机天线设计__浅谈.ppt

手机天线设计_浅谈 一、天线的功能： 二、天线的类型： 三、天线设计注意事项： 四、金属器件对天线的影响： 五、天线支架设计： 六、材料： xxxxx Date1 一、天线功能 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（ 电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出 去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅 仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到 无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波 的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无 线电通信。 手机不间断地与基站联系，依靠天线接受和发射 天磁波，天线释放出的电磁辐射功率约440微瓦/ 平方厘米，天线的设计在结构上需要考虑天线的 效率和SAR，对于各频段天线效率基本要求在 30%以上。 Date2 二、天线的类型 一、按外观分类：外置天线和内置天线 二、按手机通讯制式分为： GSM:900MHz DCS:850MHz PCS:1800MHz CDMA1X:800MHz WCDMA:2100MHz Date3 内置天线主要种类 PIFA antenna Monopole antenna Chipset antenna Date4 A、外置天线空间要求 CDMA: 线圈尺寸5.2*14mm GSM&DCS: 线圈尺寸5.2*14mm GSM&DCS&PCS: 线圈尺寸5.2*15mm GSM&DCS&PCS&WCDMA: 线圈尺寸5.2*15mm CDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA: 线圈尺寸5.2*15mm 三、天线设计注意事项 Date5 B、PIFA天线空间要求 PHS: H6.5mm A200mm CDMA: H7.0mm A400mm GSM&DCS: H7.0mm A450mm GSM&DCS&PCS: H7.0mm A550mm GSM&DCS&PCS&WCDMA: H7.5mm A650mm CDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA: H8.0mm A750mm Date6 L=3540 w=1525 H=68 Feed pin short pin Ground Antenna PIFA天线设计参考 Date7 C、Monopole天线空间要求 PHS: Ground镂空5mm 天线空间20*3mm CDMA: Ground镂空5mm 天线空间30*5mm GSM&DCS: Ground镂空7mm 天线空间30*7mm GSM&DCS&PCS: Ground镂空8mm 天线空间30*7mm GSM&DCS&PCS&WCDMA: Ground镂空12mm 天线空间30*7mm CDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA: Ground镂空12mm 天线空间30*7mm Date8 Monopole天线设计参考 Date9 Date10 手机内置天线形式比较 Date11 主板设计(主要是内置天线) 手机PCB的尺寸对天线影 响很大，(直板机)一般要 求长在90-120mm左右， 宽在35-50mm左右。 某些超薄机出于设计考虑 ，尺寸很短，建议在电池 下面铺金属板，与PCB Ground充分连接，保证 PCB的尺寸。 Date12 PIFA馈点的位置 Date13 Monopole馈点的位置 Date14 超薄直板手机应用PIFA的方案 PIFA的Ground PIFA的Patch 馈 电接地 PCB带地 LCD 电池 如果receiver在此 空间内部，则地上 可以开出音孔Date15 超薄直板手机应用PIFA的方案 u把PCB在天线区域截断，用一块良好 接地的金属片紧贴手机Top面，使得 PIFA的地降低；PIFA的patch则贴近 Bottom面，这样可以充分利用手机内 部的厚度。PIFA的高度要求还是不难 满足的。 u此种方案的缺点在于LCD的位置偏低 ，如果ID设计的卖点是大LCD且位置 偏高，则不适合这种设计。 Date16 超薄直板手机应用单极天线的方案 馈 电 PCB带地 LCD Receiver 净空区 8mm 至少 5mm 此空间可 以放没有 金属底座 的 Camera sensor Date17 超薄直板手机应用单极天线的方案 采用单极天线方案的要点是有一块净空区域在板的端部， 净空区域一般宽8mm。该区域没有地，且一般没有器件进 入。 考虑ID设计要求出音孔不能太低，speaker或者receiver势 必要进入上述的净空区域。折中的设计是不可避免的。问 题在于寻求一个两方面都可接受的平衡点。 根据我们的实验判断认为，磁声器件在单极天线的净空区 域内，在手机厚度方向拉远器件和天线的垂直距离没有明 显的好处且增加手机厚度；而沿手机主板长度方向移动器 件是有巨大作用的，2mm的距离足以增加1dBi的增益。 此种结构布局LCD可以放得较高，ID设计都比较符合时尚 ，但单极天线的性能可能由于较少的净空区，其它器件的 影响，会大幅度的降低。 Date18 Speaker和Receiver的影响 uSpeaker和Receiver中间是一个线圈，长度约在40-50mm左右，加上 不同长度的信号线可在不同的频段产生谐振，降低天线性能。 uSpeaker和Receiver本身的高频音频信号会在低频段产生干扰。 u一般在两根信号线上各串联一个100nH电感，可有效消除其影响。 100nH 四、金属器件对天线的影响 Date19 Motor和Camera的影响 uMotor对天线性能影响很大，特别是在工作状态( 震动)下。因此一般要求其距离天线馈点在10mm以 上，同时为了提高天线效率等，天线在Motor上方 周围区域尽量不布线。 uCamera正常情况下影响很小，但有时Flash的引 线FPC过长，会干扰到天线，故FPC长度越短越好 。 Date20 装饰件的影响 u机壳周框（上盖和下壳）和天线附近经常会有金属装饰件或电镀装饰件，如 果它们的尺寸和工作频段波长成比例，会对天线产生极大干扰。 u图一周框电镀层使功率和灵敏度下降3dB，故在两肩部分截断。 u图二为Camera周围的装饰件，尺寸较大，灵敏度下降了5dB，后整体尺寸减 小一圈后影响消失。 电镀截断 ，改善性 能 整体尺寸减小 一圈后，干扰 消失。 Date21 特殊设计的案例 uMoto V3面世后，很多Design House仿照其进行设计，出来的结果GSM功率 很差，不是其机板设计问题，而是出在Ground的延伸上。类似手机天线都位于 下端，打开状态时，上板和下板连接起来长度太长，约160mm，影响了GSM频 段的辐射。研究V3手机可以发现，即使连接前后板的FPC断开，两者的Ground 也是连通的，整个金属外壳和板子的Ground是一体的，这样电流回流实际上就 缩短了板子实际尺寸，保证了GSM 频段的性能。类似手机设计时，不仅要保证 FPC连接前后板，还要在板子另一侧把Ground也连通。 Date22 五、天线支架结构设计注意事项 1、支架平面 2、热熔柱 3、支架固定 4、天线弹片 Date23 1、支架平面 支架平面:尽量是完整的平面 或连续的曲面。 曲面上的天线需随曲面弧 度进行折弯，容易出现天 线与支架间不贴和，有缝 隙。若贴和不稳定会影响 天线性能，也容易与外壳 有干涉。 Date24 2、热熔柱 热熔柱的作用：将天线定位以及天线与支架的固定。 在支架设计时需要预留出来天线的高度及热熔柱热熔后的高度。天 线厚0.2mm，根据经验，通常要求热熔柱热熔后与天线的距离保持在 0.3mm。即，需要预留出至少0.5mm的高度，以避免与壳体有干涉。 天线弹片处的热熔柱较 重要，一般会设计直径 为1.2mm。 Date25 3、支架固定 热熔柱的作用：将天线定位以及天线与支架的固定。 在支架设计时需要预留出来天线的高度及热熔柱热熔后的高度。天 线厚0.2mm，根据经验，通常要求热熔柱热熔后与天线的距离保持在 0.3mm。即，需要预留出至少0.5mm的高度，以避免与壳体有干涉。 天线弹片处的热熔柱较 重要，一般会设计直径 为1.2mm。 Date26 亦可以设计用镙钉固定支架与PCB 板，但镙钉是金属件，会对天线有一定 影响。 支架与壳体固定，存在着双重定位 ，即支架与PCB的定位，支架与壳体的 定位。需要定位准确以保证天线弹片与 馈点的良好接触。 Date27 4、天线弹片 馈点位置需RF工程师与硬件工程师讨论 确定，PAD尺寸至少保证在33mm，PAD 间距保持在1.5mm以上。 支架结构设计也需考虑到PAD位置，天 线和PAD需要合适的距离，以保证天线和 PAD的良好接触。 Date