天线工作原理.doc

1,VSWR(電壓駐波比)与回损的关系1）天线工作原理及作用是什么？答：天线作为无线通信不可缺少的一部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电滋波转换为高频电流。（2）天线有多少种类？答：天线品种繁多，主要有下列几种分类方式：按用途可分为基地台天线（base station antenna）和移动台天线（mobile portable antennas）按工作频段可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波；按其方向可划分为全向和定向天线；（3）如何选择天线？答：天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在选择天线时必须首先注重其性能。具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。因此，用户在选择天线时最好向厂家联系咨询。（4）什么是天线的增益？答：增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远，一般基地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。（5）什么是电压驻波比？答：天线输入阻抗和馈线的特性阻抗不一致时，产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成的磁波，其相邻电压的最大值和最小值之比是电压驻波比，它是检验馈线传输效率的依据，电压驻波比小于1.5，在工作频点的电压驻波比小于1.2，电压驻波比过大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。电压驻波比 1.0 1.1 1.2 1.5 2.0 3.0 反射功率% 0 0.2 0.8 4.0 11.1 25.0 传输功率% 100 99.8 99.2 96 88.9 75.0 （6）什么是天线的方向性？答：天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。（7）如何理解天线的工作频带宽度？答：天线的电参数一般都于工作频率有关，保证电参数指标容许的频率变化范围，即是天线的工作频带宽度。一般全向天线的工作带宽能达到工作频率范围的3-5%，定向天线的工作带宽能达到工作频率的5-10%。（8）如何选取电缆及电缆长度？答：移动通信系统常使用特性阻抗为50欧的同轴电缆作为馈线。为了有效地把电波传输到天线接口，应尽量减小馈线的传输损耗。传输损耗取决于电缆的直径和长度，同一频率下电缆直径越大，损耗越小，电缆越长损耗越大，原则上，要求电缆的传输损耗不宜超过3分贝。下表列出常用电缆的衰减值（db/m），用户可根据自已情况，合理选择电缆型号及长度。频率型号 150MHz 400MHz 900MHz SYV-50-7 0.121 0.203 0.295 CTC-50-7 0.060 0.100 0.165 CTC-50-9 0.050 0.085 0.135 CTC-50-12 0.040 0.060 0.105 进口10D-FB 0.040 0.070 0.110 （9）如何选择天线安装地点？答：由于地形和环境的影响，天线接收到的电磁波是直射波、反射波及散射波的叠加，其结果决定了接收点处的场强幅度和相位，并直接影响天线的应用效果。因此，选择天线架设位置应注意以下几个方面：1、 天线的发射或接收方向应避开障碍物（楼房、铁塔、桥梁等）；2、 天线架设地点应尽量远离干扰源（高压线、航线、铁塔、公路等）；3、 天线应尽量架设在附近的制高点：4、 如有几付天线同在一个铁塔上工作，应特别注意它们之间的左右和上下的间距，以防相互耦合影响系统性能。（10）天馈系统应如何安装？答：首先将天线、馈线和配套零部件按产品说明的要求组装好，然后在天线的支撑位置，用卡具固定于塔杆的天线支架上，并使天线与塔杆的平行间距大于使用波长，减少塔杆对天线性能的影响。在天线端口处，将馈电线用连接器（或称电缆头）与天线接好，弯一个直径约五十倍于馈电线直径的圆环固定于天线支架上，避免连接器部位直接受力而断线或损坏。（11）天馈系统如何防水？答：天线与馈电线主要是靠连接器连接，采用自粘性橡胶密封带，将其拉伸后，以半搭形式缠绕在接连器上，可起到良好的密封防水作用。另外，在馈电线进入室内处弯一个返水弯，可避免雨水沿馈电线进入室内设备。（12）如何检测天馈系统？答：天馈系统架设好后，应由专业技术人员使用专用检测仪器进行检测。通常可在发射机和天馈系统之间串接通过式功率计，检验设备发射机功率和反射功率的大小来判断系统工作是否正常。2,OIP3,IIP3,IM3,P1db的关系 Pin：Input powerPout：Output powerIM3：3rd order intermodulation productIIP3：Input 3rd order intercept pointOIP3：Output 3rd order intercept point各指标之间的数学关系如下。Pout (dBm) = Pin (dBm) + G (dB) （1）OIP3 (dBm) = IIP3 (dBm) + G (dB) （2）OIP3 (dBm) = Pout (dBm) +A/2 (dBc) （3）IIP3 (dBm) = Pin (dBm) +A/2 (dBc) （4）IM3 (dBm) = 3Pin (dBm) 2IIP3 (dBm) + G (dB) = 3Pout (dBm) 2IIP3 (dBm) 2G (dB) = 3Pout (dBm) 2OIP3 (dBm) （5）3,噪声与接收灵敏度的关系 认为:手机的辐射灵敏度和天线是有关的,是有手机传导灵敏度天线性能手机辐射躁声共同决定的.首先,如果传导灵敏度不好,那辐射灵敏度肯定不好,这没有什么可争辩的.其次,如果天线效率和方向不好,照样辐射灵敏度会低.最后,如果传导灵敏度天线效率和方向图都不错,但是PCB在工作频段的噪声辐射太高,辐射灵敏度也会变差(这个时候往往天线的效率越高,辐射灵敏度越差,因为接受到的噪声会很高). 哪位大虾觉得有问题,我们探讨探讨.4,终端负载为0,25,50,无穷大时的现象终端我载是一种单口元件。常用的终端负载有两类，一类是匹配负载，一类是可变短路器。这些终端装置广泛地用于实验室，以测量微波元件的阻抗和散射参量。匹配负载是用来全部吸收入射波功率，保证传输系统的终端不产生反射的终端装置，它相当于终接特性阻抗的线。可变短路器是一种可调整的电抗性负载，是用来把入射波功率全部反射的终端装置。反射波的相位随短路器位置的变化而变化，因而，改变短路器的位置，相当于改变终端负载的电抗。 波导型匹配负载是嵌入波导中的有耗材料做成的一块渐变的尖劈或片，如图6-2-1所示。渐变片可以是1片也可以用多片。因为材料是有耗的，所以入射波功率被它吸收了。同时由于波是逐渐地进入有耗材料做成的尖劈中而避免了反射，因此，这种终端负载可以认为是一段有损耗的渐变传输线。实践表明，劈尖做得愈长，匹配性能愈好。一般劈长取为23波导波长。吸收体的形状和长度一般是由实验确定的。我们曾用国产材料（WXF-5型）做过实验，制成的终端匹配负载的性能优良，驻波系数可达到1.01以下2、天线和灵敏度 我们往往都把灵敏度的好坏联系到天线的好坏,这绝对是不准确的。52RD.com根据手机的耦合测试,我觉得天线和灵敏度只有间接关系而没有直接关系,所以当灵敏度有问题时,不要第一时间去想是天线问题.52RD.com 很多人都谈到匹配问题,作为天线公司来说设计好的天线给手机厂,大部分来说匹配都是没多大问题的了(当然除了很菜的人可能会有问题外.太特殊的情况例外),天线和匹配是一起的,判断一个天线的好坏当然也是判断了其匹配的.比如说效率有40%,那一定可以说明匹配没问题.发现很多人都不理解这一点.52RD.com 耦合测试时,当LOSS 设置差不多准确后(这个LOSS不可能绝对准确),RX level我觉得是可以反映天线的好坏的，它接收到BS的信号与其发射的差不多,就可以说明天线没问题了.至于此时灵敏度还差的话，那一定是主板问题，或者还有个很重要的原因就是结构问题.很多人大概也没考虑这一点.手机的结构绝对可以很大地影响整机的效率，当然这个结构大部分是反映在各种元件的接地上.翻盖机,滑盖机为何比BAR机难设计,就是因为其特殊的结构.52RD.com 谈谈我最近的一个项目:52RD.com滑盖,灵敏度基本可以达到-102.但是项目差不多还是死到了.因为开机后发射老是死机,现象是无SIM卡,然后过段时间自己又好了.手机公司说是开机发射电流过大导致的.它的PA 没有闭环检测之类的(这块我不是很了解了).52RD.com反正现在就是灵敏度,功率都OK ,但还是因为一些奇怪的原因而死掉了.52RD.com我猜此手机老是无SIM卡,又自动好的原因可能在:PA问题或者软件问题52RD.com但这些问题对于天线公司来说根本是没办法,天线公司无力也不可能去帮助手机公司去解决这些和天线无关的问题.52RD.com 有感于,国内的众多手机公司水平有待提高,特别是很多RF工程师,不要死抠天线上.别把问题都推到天线上.天线公司其实最能说服的报告就是效率增益方向图报告，这个其实是最能说明天线好坏的.3阻抗匹配3、阻抗匹配的研究在高速的设计中，阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。阻抗匹配的技术可以说是丰富多样，但是在具体的系统中怎样才能比较合理的应用，需要衡量多个方面的因素。例如我们在系统中设计中，很多采用的都是源段的串连匹配。对于什么情况下需要匹配，采用什么方式的匹配，为什么采用这种方式。例如：差分的匹配多数采用终端的匹配；时钟采用源段匹配；1、 串联终端匹配串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下，在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R，使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射.串联终端匹配后的信号传输具有以下特点：A 由于串联匹配电阻的作用，驱动信号传播时以其幅度的50向负载端传播；B 信号在负载端的反射系数接近1，因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50。C 反射信号与源端传播的信号叠加，使负载端接受到的信号与原始信号的幅度近似相同；D 负载端反射信号向源端传播，到达源端后被匹配电阻吸收；？E 反射信号到达源端后，源端驱动电流降为0，直到下一次信号传输。相对并联匹配来说，串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。选择串联终端匹配电阻值的原则很简单，就是要求匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和与传输线的特征阻抗相等。理想的信号驱动器的输出阻抗为零，实际的驱动器总是有比较小的输出阻抗，而且在信号的电平发生变化时，输出阻抗可能不同。比如电源电压为4.5V的CMOS驱动器，在低电平时典型的输出阻抗为37，在高电平时典型的输出阻抗为454；TTL驱动器和CMOS驱动一样，其输出阻抗会随信号的电平大小变化而变化。因此，对TTL或CMOS电路来说，不可能有十分正确的匹配电阻，只能折中考虑。链状拓扑结构的信号网路不适合使用串联终端匹配，所有的负载必须接到传输线的末端。否则，接到传输线中间的负载接受到的波形就会象图3.2.5中C点的电压波形一样。可以看出，有一段时间负载端信号幅度为原始信号幅度的一半。显然这时候信号处在不定逻辑状态，信号的噪声容限很低。串联匹配是最常用的终端匹配方法。它的优点是功耗小，不会给驱动器带来额外的直流负载，也不会在信号和地之间引入额外的阻抗；而且只需要一个电阻元件。2、 并联终端匹配并联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗很小的情况下，通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，达到消除负载端反射的目的。实现形式分为单电阻和双电阻两种形式。并联终端匹配后的信号传输具有以下特点：A 驱动信号近似以满幅度沿传输线传播；B 所有的反射都被匹配电阻吸收；C 负载端接受到的信号幅度与源端发送的信号幅度近似相同。在实际的电路系统中，芯片的输入阻抗很高，因此对单电阻形式来说，负载端的并联电阻值必须与传输线的特征阻抗相近或相等。假定传输线的特征阻抗为50，则R值为50。如果信号的高电平为5V，则信号的静态电流将达到100mA。由于典型的TTL或CMOS电路的驱动能力很小，这种单电阻的并联匹配方式很少出现在这些电路中。双电阻形式的并联匹配，也被称作戴维南终端匹配，要求的电流驱动能力比单电阻形式小。这是因为两电阻的并联值与传输线的特征阻抗相匹配，每个电阻都比传输线的特征阻抗大。考虑到芯片的驱动能力，两个电阻值的选择必须遵循三个原则： 两电阻的并联值与传输线的特征阻抗相等； 与电源连接的电阻值不能太小，以免信号为低电平时驱动电流过大； 与地连接的电阻值不能太小，以免信号为高电平时驱动电流过大。并联终端匹配优点是简单易行；显而易见的缺点是会带来直流功耗：单电阻方式的直流功耗与信号的占空比紧密相关？；双电阻方式则无论信号是高电平还是低电平都有直流功耗。因而不适用于电池供电系统等对功耗要求高的系统。另外，单电阻方式由于驱动能力问题在一般的TTL、CMOS系统中没有应用，而双电阻方式需要两个元件，这就对PCB的板面积提出了要求，因此不适合用于高密度印刷电路板。 当然还有：AC终端匹配； 基于二极管的电压钳位等匹配方式理论上讲,分三种,而实际应用上分很多种.方式不一样，目的是一至的。为最大功率。手机内置天线的设计：在手机制造商中，为什么大家公认NOKIA的手机信号好呢？为什么大家都认为MOTO的手机信号好且性能稳定呢？主要原因是NOKIA和MOTO等大公司在天线与RF方面的设计流程的理念与国内厂商不一样。像MOTO公司所要主张的那样，手机设计首先要保证信号好，即RF性能好；其次要保证音频性能好，话都听不清打什么电话呢？所以，在他们的初期方案中就包含了与天线相关的基于外观、主板、结构等的总体环境设计。由于外观、主板、结构、天线是作为一个整体，提供给天线的预留空间及内部的RF环境十分合理，所以天线性能优越也在情理之中。反观国内的手机设计，负责项目管理和主持项目设计的人员对天线的认识不足，同时受结构方案和外形至上的制约，到最后来“配”天线，对天线的调试匹配占了整个天线设计流程的大部份时间，这与包含天线的整体方案设计有本质的区别，往往就导致留给天线的面积和体积不足，或在天线下面安置喇叭、摄像头、马达、FPC排线等元件，造成天线性能下降。实际上，如果在方案预研和总体设计阶段，让RF与天线方面的技术人员有效参与进来，进行有效的RF和天线设计沟通和评估，ID、结构、RF设计兼顾天线和整体性能，那么设计出优质的手机产品有什么难的呢？一、内置天线对于手机整体设计的通用要求主板a. 布线 在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理，做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。同时RF地要合理设计，RF信号走线的参考地平面要找对（六层板目前的大部份以第三层做完整的地参考面），并保证RF信号走线时信号回流路径最短，并且RF信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它（主要是方便PCB布线的微带线阻抗的计算和仿真）。PCB板和地的边缘要打“地墙”。从RF模块引出的天线馈源微带线，为防止走线阻抗难以控制，减少损耗，不要布在PCB的中间层，设计在TOP面为宜，其参考层应该是完整地参考面。并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计，以防短路和旁路耦合。天线RF馈电焊盘应采用圆角矩形盘，通常尺寸为34mm，焊盘含周边0.8mm的面积下PCB所有层面不布铜。双馈点时RF与地焊盘的中心距应在45mm之间。b. 布板RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件，屏蔽盒尽量规整一体，同时少开散热孔。最忌讳长条形状孔槽。含金属结构的元件，如喇叭、马达、摄像头基板等金属要尽量接地。对于折叠和滑盖机，应避免设计长度较长的FPC（FPC走线的时钟信号及其倍频容易成为带内杂散干扰），最好两面加接地屏蔽层。c. 常见问题对于传导接收灵敏已经满足要求（或非常优秀）但整机接收灵敏度差的情况，特别是PIFA天线，其辐射体的面积和形式还是对辐射接收灵敏度有一定的影响，可以在天线方面做改进。整机杂散问题原因在于天线的空间辐射被主板的金属元件（包括机壳上天线附近的金属成分装饰件）耦合吸收后产生一定量的二次辐射，频率与金属件的尺寸关联。因此要求此类元件有良好的接地，消除或降低二次辐射。整机杂散问题还与天线与RF模块之间的谐振匹配电路有关，如果谐振匹配电路的稳定性不好，很容易激发产生高次谐波的干扰。机壳的设计由于手机内置天线对其附近的介质比较敏感，因此，外壳的设计和天线性能有密切关系。外壳的表面喷涂材料不能含有金属成分，壳体靠近天线的周围不要设计任何金属装饰件或电镀件。若有需要，应采用非金属工艺实现。机壳内侧的导电喷涂，应止于距天线20mm处。对于纯金属的电池后盖，应距天线20mm以上。如采用单极（monopole）天线，面板禁用金属类壳体及环状金属装饰。电池（含电连接座）与天线的距离应设计在5mm以上。二、手机内置天线的分类1. PIFA皮法天线a. 天线结构辐射体面积550600mm2，与PCB主板TOP面的距离（高度）67mm。天线与主板有两个馈电点，一个是天线模块输出，另一个是RF地。天线的位置在手机顶部。PIFA皮法天线如按要求设计环境结构，电性能相当优越，包括SAR指标，是内置天线首选方案。适用于有一定厚度手机产品，折叠、滑盖、旋盖、直板机。b. 主板天线投影区域内有完整的铺地，同时不要天线侧安排元器件，特别是马达、SPEAKER、RECEIVER、FPC排线、LDO等较大金属结构的元件和低频驱动器件。它们对天线的电性性能有很大的负面影响.c.天线的馈源位置和间距一般建议设计在左上方或右上方；间距在45mm之间。2. PIFA天线的几种结构方式a.支架式天线由塑胶支架和金属片（辐射体）组成。金属片与塑胶支架采用热熔方式固定。塑胶常用ABS或PC材料，金属常用铍铜、磷铜、不锈钢片。也可用FPC，但主板上要加两个PIN，这两项的成本稍高。b. 贴附式直接将金属片（辐射体）贴附在手机背壳上。固定方式一般用热熔结构。也有用背胶方式的，由于结构不很稳定，很少采用。FPC也如此。3. MONOPOLE单极天线a. 天线结构辐射体面积300350mm2，与PCB主板TOP面的距离（高度）34mm，天线辐射体与PCB的相对距离应大于2mm以上。天线与主板只有一个馈电点，是模块输出。天线的位置在手机顶部或底部。MONOPOLE单极天线如按要求设计环境结构，电性能可达到较高的水平。缺点是SAR稍高。不适用折叠、滑盖机，在直板机和超薄直板机上有优势。b. 主板天线投影区域不能有铺地，或无PCB，同时也不要安排马达、SPEAKER、RECEIVER等较大金属结构的元件。由于单极天线的电性能对金属特别敏感，甚至无法实现。c. 天线的馈源位置馈电点的位置与PIFA方式有区别。一般建议设计在天线的四个角上。4. MONOPOLE单极天线的几种结构方式a. 与PIFA天线相同，有支架式、贴附式。b. PCB式MONOPOLE单极天线的辐射体采用PCB板，与主板的馈电有簧片和PIN方式，热熔在塑胶支架上。还可以在机壳上做定位卡勾安装。c. 特殊结构天线设计在手机顶部立面（厚度）上，用金属丝成型，如MOTO的V3、V8超薄系列，他们为天线设计的金属空白区域很大，实际上这是属于天线的一部分。国内仿制失败的原因是没有给这个金属空白区域。这种形式环境设计和天线设计均有难度，需慎重选择。另一种是称为“假内置”的形式，相当于将外置天线移到机内，体积很小，用PCB或陶瓷材料制成。这种天线带宽、辐射性能较差、成本高，不建议采用。三、手机内置天线形式比较这里简单比较一下两种主流PIFA皮法和MONOPOLE单极天线，以及分别适用的机型结构： 有效面积mm2 距主板mm 天线投影下方 天线馈源 天线体积 电性能 SAR皮法 600 7 有地 2 大 很好 低单极 350 4 无地 1 小 好 稍高折叠机 滑盖机 旋盖机 直板机 超薄折叠机 超薄直板机 皮法 适用 适用 适用 适用 不适用 不适用 单极 不适用 不适用 不适用 适用 适用定制 适用四、很多情况下，手机设计公司因为某一款机型的天线性能未达标，而被迫更换天线公司，结果也未尽人意，项目进程延迟。但此时的造型、机壳模具、主板可变化的空间很小，最终勉强上市，或推翻该方案，造成很大的损失。因此，建议在手机方案设计时，尤其在产品造型和结构设计阶段让天线工程师参与进来，对天线相关的一些方案提出建议，共同研讨，设计出比较合理的外观造型和射频环境结构，提高天线的电性能指标，使手机产品在整体性能方面有较高的品质。希望上述内容能对手机方案设计、特别是有关天线环境的设计有参考价值，加强手机方案设计的各专业工程师对天线特性更深入的了解，减少项目在时间、人力物力方面的损失。手机发射功率手机发射功率的两个方面手机发射功率在PHS、GSM、cdma2000 1x、wcdma等协议中，被设计得越来越复杂，它的重要性已不言而喻，哪手机发射功率是大些好哪，还是小些好哪？事实上单纯的说大些好或者小些好，都实在不是一个明智的回答，因为在设计手机功率时，要考虑以下两个方面：1、在能保证正常通信情况下，手机发射功率越小越好*、手机发射功率越小,手机的耗电量就越小,待机时间、通话时间越长；*、手机发射功率越小，对同系统别的手机的干扰越小，这不仅给同系统别的手机创造了好的无线环境，同时对于cdma2000 1x、wcdma来说，这就意味着小区容量越大；*、手机发射功率越小，对别的无线设备干扰越小,这就给别的无线设备创造了好的无线环境；2、在有些情况下，为了能保证通信质量，手机发射功率希望能被调整的大些，再大些,再大些.*、手机在小区的远端时,为了保证手机信号经过长距离传输到达基站后,手机信号仍能被正确解调,也就是手机发射功率要足够大，以克服信号经过长距离传输的衰减；*、手机被建筑物或其它遮挡，在无线阴影区内，手机发射功率也要足够大，以克服手机信号必须经过多次的反射、折射及长距离传输的衰减；*、手机在干扰比较大的情况下，如邻信道、同信道干扰，阻塞等等，手机发射功率也要足够大，以克服噪声的干扰。综上所述，手机发射功率存在着两面性，一方面在能保证正常通信情况下，手机发射功率越小越好；另一方面，在有些情况下，为了能保证通信质量，手机发射功率必须要大一些，甚至要再大一些。这两方面看似矛盾，实为统一，准确表述为：手机必须发出足够大的功率，以保证通信质量，在保证通信质量的前提下，手机发射功率越小越好。换言之，手机发射功率最好根据实际情况能够被控制，该大则大，该小则小。GSM手机发射功率GSM协议规定，手机发射功率是可以被基站控制的。基站通过下行SACCH信道，发出命令控制手机的发射功率级别，每个功率级别差2dB，GSM900 手机最大发射功率级别是5（33dBm），最小发射功率级别是19（5dBm），DCS1800手机最大发射功率级别是0（30dBm），最小发射功率级别是15（0dBm）。从以上不难看出当手机远离基站，或者处于无线阴影区时，基站可以命令手机发出较大功率，直至33dBm（GSM900），以克服远距离传输或建筑物遮挡所造成的信号损耗。如果手机离基站很近，且无任何遮挡物时，基站可以命令手机发出较小功率，直至5dBm（GSM900），以减少手机对同信道、相邻信道的其它GSM用户的干扰和其它无线设备的干扰，而且这样还可以有效延长手机待机时间、通话时间。从以上不难看出GSM手机发出的最低功率仅为5dBm（GSM900），约为3.2mW，这比PHS的平均功率10mW要小，同时GSM手机发出的最大功率33dBm（GSM900），约为2W，这个信号相对来说是巨大的，对这种大信号不加以严格规定，其干扰也是巨大的。因此GSM就手机发射信号除了发射功率的规定以外，在其它方面也作了适当的规定。（注意：这里是适当的规定，如果规定偏严无疑会加大手机制造成本，如果偏松，无疑会加大干扰。）具体有如下几个方面：1、Power versus Time由于GSM是TDMA系统，因此GSM协议通过一个功率对时间的模板来严格限制发射功率在时间域的变化情况，以减少干扰，尤其是对同信道其他时隙的用户的干扰。2、Output RF Spectrum Due to Modulation3、Output RF Spectrum Due to RampingGSM通过对手机发射信号的调制谱和切换谱的规定，来限制手机发射信号时的频谱带宽和形状，以减少干扰，尤其是邻信道用户的干扰。拿GSM协议和PHS协议对比来看，GSM为保证通信质量，规定了手机的发射功率是受基站控制的，根据需要可大可小，但同时又严格规定手机发射信号在时间域和频率域的“形状”(PvT,ORFS)，这无疑又极大的限制了手机对外的干扰。而PHS手机的发射功率不可再增大，因此PHS手机与基站之间的无线链路很脆弱的弱点，只能通过建置较密集的基站来解决，这无疑又加大了系统的投资。当然由于它的发射信号始终比较小，信号在时域和频域上的要求也不用很严，生产制造成本、测试成本也都跟着降了下来。从以上不难看出，同为时分多址系统，单从手机发射功率这点就能看出来，GSM系统优于PHS系统。结束语前面所述仅是把各个标准里对手机发射功率的有关规定拿出来罗列和对比，挂一漏万。但管中窥豹，足见技术的发展和通信协议的进步。PHS和GSM同为时分多址系统，协议就手机输出功率方面的规定具有可比性，它们与cdma2000 1x、wcdma这些码分多址系统，在手机输出功率方面不具有可比性。码分多址近似的可以认为是在实时的（125ms一次），精确的（以0.25 dB）控制手机发射功率，而手机也要实时的、精确的相应控制（具体测试方法见上文），以保证系统的需要。由于多址方式的不同，这就决定了GSM没有必要搞码分多址哪种实时的、精确的、很复杂的功率控制（以节省制造、测试成本），当然也不能像PHS那样，不控制手机输出功率，即便是在微蜂窝内。在上文中，也是简单介绍了码分多址技术对手机发射功率的控制，事实上码分多址技术对基站和手机的发射功率的规定远不止这些，如接入试探功率、发射开/关控制，呼吸技术等等。现实的情况是，如果没有功率控制等无线资源管理技术的支持，码分多址的性能比时分多址更差。而这些笔者在本文都将其省略了，并不是说这些不重要，而是笔者认为这些与本文着眼点不太一致。总之，手机发射功率实在是个重要的指标，也是一柄锋利的双刃剑，一方面人们希望它足够大，以克服无线电波传播路径的损耗、发射、折射的损耗，克服其他无线电波的干扰，另一方面又希望它足够小，尽可能小的干扰别人，这点在码分多址系统中尤显突出。解决的办法就是要根据需要控制手机发射功率，在保证所有人的正常通信的情况下，尽可能的把所有手机的发射功率都降下来。当然，这些无疑会加大协议的复杂性，提高手机的制造成本，但这可以保证更多的人同时拥有更多的带宽，这是符合人们一直在追求的提高无线资源利用率这一目标的，毕竟频率资源是不可再生的资源，而手机的制造成本会通过手机的批量生产，最终会降下来。 结构射频规则以下介绍采用PIFA天线和单极子天线做内置天线设计的主要结构规则。规则1 在设计任何种类的移动电话内置天线时，为获得尽可能好的性能，和天线制造商应在最初阶段以来开始设计天线是很重要的，这对内置天线厂家来说尤其重要。规则2 使用尽可能大的空间：对天线性能来说，尺寸越大越好。GSM三频天线推荐的尺寸是20408mm（PIFA，PCB单侧），或1440mm（Monopole，PCB双侧）。对PIFA天线，辐射体和地面的高度是带宽的主要决定因素，推荐为8mm，最低不得小于6.5mm。规则3 PCB长度对天线增益有显著的影响，推荐双频PCB长度不得小于80mm。当PCB长度小于80mm时，增益显著恶化。如做多频段设计，PCB长度应适当加长。规则4 天线应远离以下金属物体，保持6mm以上间距，并要求以下物体有良好的接地：LCD、摄像头、液晶屏、按键等的弯曲电缆、连接振荡器或扬声器的导线、含金属的螺丝或螺母。规则5 馈点和短接电路点接近接地片（手机PCB板）的边缘，对弹片接触来说，弯折点和PCB焊点的距离应为45mm规则6 不要屏蔽焊点，尽可能减少EMC遮护板规则7 发射片的边缘尽可能靠近接地片边缘，甚至可以超出接地片边缘。规则8 手机所有金属必须正确接地，避免能量损失和附加不辐射谐振，关注射频屏蔽罩。规则9 发射片和接地片之间的空间尽可能多地填充空气，支撑物应尽可能少。规则10 天线放置的位置规则11 推荐天线形状为天线结构附近尽量减少其他物体，保持天线为一金属片状结构，尽量避免减小天线宽度。（结构）规则12 推荐焊盘大小23mm，间距2mm。（PCB）规则13 连接天线馈电点的传输线尽量采用共面波导结构（CPW）。（结构和PCB）规则14 天线下方尽量减少元件，特别是较高的元件。天线下放置元件的面积最多不超过30，最高元器件与天线的间距最少要确保为2mm。（结构）规则15 不能在天线正下方放置匹配焊盘，匹配元器件应在天线馈电点附近。（PCB）规则16 天线与电池的最小距离为10mm。（结构）规则17 天线不应被耦合到屏蔽罩，所有接地屏蔽应与天线有6mm间隔。（结构）规则18 Hinge的Flex Film Cable应与天线保持6mm距离。（结构）规则19 天线塑料盖内侧和后侧使用最少的金属喷涂。（EMC）规则20 避开有争议的PCB板宽，在有DCS工作的情况下，PCB宽度推荐设计为35mm或45mm，不要设计在40mm，以避免形成DCS交叉极化。那么这些射频工程师的具体工作内容有哪些呢？无外乎以下内容：52RD.com52RD.com1. 电路系统分析，有些通信设备公司的项目中，射频工程师需要负责对整个RF系统的电路进行系统分析，指导系统设计指标、分配单元模块指标、规范EMC设计原则、提出配附件功能和性能要求等等；52RD.com52RD.com2. 电路原理设计，包括框图设计和电路设计，这是射频工程师所必须具备的基本技能。这也是由系统设计延伸而来的，如何实现系统设计的目标，就是电路原理设计的目的，它也是器件选型评估的“前因”，因为设计电路的过程也是一个器件选型的过程。52RD.com52RD.com3. 器件选型与评估，要实现电路的指标要求，选择合适的器件是必不可少的，这个过程其实与电路原理设计是同时进行的。如何选择相应的器件，相比较而言同类型器件中哪一个更合适我们的产品设计？成本、性能、工艺要求、封装、供应商质量、货期等等，更是需要考虑的因素。52RD.com52RD.com4. 软件仿真，不管是ADS，MWO，Ansoft还是CST、HFSS，反正你总得会一到两个仿真软件的使用吧。仿真软件不能让你的设计达到百分百的准确度，但总不会让你的设计偏离基本方向，起码它们在定性的仿真方面是准确的。所以一定要学会使用一至两种或更多种仿真软件，它的基本作用就是让你能够定性的分析你的设计，误差总是有的，但是它能增强你的信心。52RD.com52RD.com5. PCB LAYOUT，原理就好比理论基础，一万个应用可以只依据一个理论，几个产品也有可能只有一个原理图，只要它的布线不一样，好比手机，同一个手机方案很多公司都拿来设计，原理图是一样的，但是不同的公司布出来的PCB板不一样，一个是外型不一样，一个是性能也有差异。性能的差异，其实就是PCB LAYOUT的差异。符合要求的PCB，其布局与布线兼顾性能、外观、工艺、EMC等方面。所以，PCB LAYOUT也是一个非常重要的技能。52RD.com52RD.com6. 调试分析，这个调试和生产调试不一样。生产调试是指令性的，研发产品的调试的重点在于发现问题和解决问题。调试是一个总结和积累经验的过程，不是说通过调试来积累调试经验，而是通过调试来积累设计经验；很多问题可能在设计时没有被发现，那么通过调试发现以后，就知道以后在设计时如何规避这些问题，如何改善这些问题。调试也是一个实践理论的最有效途径，我们可以通过调试过程来定性理解理论知识。52RD.com52RD.com7. 测试，其实测试是为调试服务的，调试是为设计服务的（设计是为市场服务的）。射频工程师必须熟练使用各种射频测试仪器，不管是频谱分析仪、网络分析仪、信号源、示波器、功率计、噪声系数测试仪、综合测试仪等等。不会测试就很难有效调试，不能发现问题如何得到提高呢？所以不要轻视测试技术，其实放眼国外RF企业，真正的高手都是从设计转到了测试技术，中间的原因值得我们思考。52RD.com52RD.com8. 如果可以，请你多亲力亲为，多做些基层工作，能自己焊的就自己焊接吧，你不可能调试的时候找人在你边上呆着给你换电容又换电感吧？所以，不要眼高手低瞧不起焊接的，有本事的自己焊接吧。52RD.com如何在实际工作中学习射频52RD.com那知道你的工作职责之后，我们应该如何在工作和实践中进一步学习它呢？现实工作中有很多案例，不是我们通过多少多少的积分微积分方程就可以轻松解决的。这不是说微波方程在实际工作毫无意义，而是说的很多人重复的那一点，“理论要靠实践来检验”。52RD.com52RD.com踏入社会工作的第一天，不是你大功告成的第一天，而是你真正学习课本的第一天，是你检验课堂知识的第一天。很多朋友都希望毕业后马上进入一个好的公司，好的部门工作，想搞技术的第一选研究所，选到好公司的，想进公司中央研究部门，进到差一点的公司的也想起码得进一个开发部门工作；进了研究开发部门不要紧，很多朋友更想一来就只做“研究”性的工作，一天到晚呆在电脑前面，上上网，找找资料，要不就是画两个原理图让LAYOUT工程师去画板，闲时写两篇文章发表一下。其实，这一开始就进入了一个误区。这也就是为什么有很多有多年工作经验的技术人员走出一个公司后才发现自己知道的很少，或者在别人看来完全是技术混混的原因。为什么，他们忘了，技术的根本在于实践。所以，做技术工作的，不要轻视成天呆在实验室的技术人员，不要以为自己呆在电脑前面就比呆在仪器前面的同事高一等。其实，从根本上讲，他们才是真正的技术人员，他们能够在实践中体会理论知识。52RD.com52RD.com如何在实际工作中学习射频技术呢？要注意，脚踏实际，谦虚一点，姿态低一点，动手多一点；切忌电脑一族，切忌技浮于事。这是态度方面的。52RD.com52RD.com对于刚进入射频领域的工程师，首先应该是一个实验室的技术员，这就是谦虚一点，姿态低一点；不管是别人设