天线失效分析

天线失效分析第1页，课件共19页，创作于2023年2月一手機天線基本參數

手機天線是屬于機構電子學科﹐手機在發送接收信號時性能的好壞﹐一定程度上取決于天線部分的設計。同時結構空間(面積﹐高度)也影響著天線性能﹐比如效率﹐帶寬。還存在其它器件(LDO,LCD,BatteryFDCSpeaker)影響等因素﹐主要是(SensitivityTRP)。第2页，课件共19页，创作于2023年2月一手機天線基本參數頻帶：網絡分析儀(校正過的)單端口測S11﹐小于-10db所覆蓋的頻段。回波損耗﹕網絡分析儀(校正過的)單端口測S11﹐頻段內小于-10db。第3页，课件共19页，创作于2023年2月一手機天線基本參數輻射效率﹕天線輻射功率與輸入到天線上的功率之比。阻抗：天線饋電點的阻抗﹐也是輸入高頻電壓與高頻電流之比。阻抗匹配﹕天線阻抗等于傳輸線的特性阻抗﹐即滿足阻抗匹配﹐此時天線可以獲得最大功率。增益(Gain)系數﹕需要在至少80dBm隔離屏蔽室內進行測量﹐在相同標准天線(無方向性)和測待測天線輸入功率下﹐待測天線在最大輻射方向上某點功率密度與標准天線在該點產生功率密度比值。第4页，课件共19页，创作于2023年2月二手機天線失效模式2.1天線帶寬過窄﹕即網絡分析儀測S11參數小于-10db所覆蓋的頻段范圍﹐有些天線放低要求做到小于-8db.

天線空間與頻段是密切相關﹐其預留空間﹕W(15-25mm)L(35-45mm)H(6-8mm),其中H決定天線諧振頻率帶寬﹐WL決定天線最低頻率。第5页，课件共19页，创作于2023年2月二手機天線失效模式2.2天線阻抗不能匹配﹕用網絡分析儀測試天線阻抗﹐通過Smith圖讀取天線阻抗R+JX,發現X很大﹐R與50相差甚遠。顯然天線匹配失調。此時天線反射系數很大﹐效率會很小。

第6页，课件共19页，创作于2023年2月二手機天線失效模式2.2怎樣解決天線阻抗不匹配﹕

2.2.1.整體從天線諧振長度把握

從諧振頻率求取波長﹐其1/4波長處為其諧振長度﹐而其諧振長度約比1/4波長小﹐借助網絡儀實地調節。

2.2.2.從接地片微調阻抗虛部饋電柱和短路柱是一段雙線傳輸線﹐短路柱能將天線部分容抗變為感抗﹐從而將天線虛部彼此抵消至0﹐達到50歐姆阻抗匹配。從當饋電柱和短路柱之間距離﹐Smith圖得到阻抗作明顯改變。第7页，课件共19页，创作于2023年2月二手機天線失效模式2.2怎樣解決天線阻抗不匹配﹕

2.2.3.匹配網絡微調天線阻抗﹕電感電容電路設計﹐得到電抗特性﹐迭加于天線阻抗。一般在手機打板前﹐會預留天線匹配網絡空間。常見L型和Π型。

第8页，课件共19页，创作于2023年2月三手機天線Active失效模式3.1天線遠場測試失效

天線有源測試主要是OTA遠場測試﹐SAR近場測試。遠場定義﹕R>D^2/λ﹐天線以點源發出可以這樣認為﹐天線是首尾相連偶極子單元連接﹐各偶極子在遠場某點處測試輻射迭加﹐其輻射方位角各有不同﹐均予以忽約﹐所以手機天線同偶極子具有類似方向圖---蘋果型

第9页，课件共19页，创作于2023年2月三手機天線Active失效模式3.1天線遠場測試失效

手機天線我們最理想是3D場型圖是全向的﹐精密偶機子蘋果。單獨天線測量場型圖是很容易做到很好﹐但沒有用。必須在手機內置的環境下測量﹐所以與其說測量天線場型圖好壞﹐不如說在多諧振頻率下﹐測量手機內部器件構造對天線場型圖影響﹕

第10页，课件共19页，创作于2023年2月三手機天線Active失效模式3.1天線遠場測試失效

TRPTIS測量﹐從本質上講測量手機內部器件構造對天線輻射接受信號強弱空間分布﹐不同的角度﹐相同本質。

TRPTIS存在問題﹐從以下方面尋找原因﹕

第11页，课件共19页，创作于2023年2月三手機天線Active失效模式3.1天線遠場測試失效

1.天線自身布線分布﹐主要是拐角﹐間距﹐多頻擴展間干擾。

2.周圍器件對天線影響。

1天線周圍是否有馬達﹐Speaker,Receiver,攝像頭FPC的屏蔽

2.天線附近結構面是否有涂導電漆等導電物質。

3.天線與FPC邊緣是否有7mm距離,與電池有5mm距離

第12页，课件共19页，创作于2023年2月三手機天線Active失效模式3.1天線遠場測試失效

4.天線饋點焊盤不小于2mm*3mm

第13页，课件共19页，创作于2023年2月三手機天線Active失效模式3.2天線近場測試失效

SAR測試

SAR屬于近場測試﹐R<D^2/λ近場范圍內﹐天線不能視作點源輻射單元。

第14页，课件共19页，创作于2023年2月三手機天線Active失效模式3.2天線近場測試失效

SAR測試特定介電常數為4.2組織液模擬人腦﹕

第15页，课件共19页，创作于2023年2月三手機天線Active失效模式3.2天線近場測試失效

SAR的定义是：手機和基站正常通話﹐模擬人腦一定物质密度（ρ）下的單位体积单元（dV）中单位物质（dm）吸收（耗损）的单位电磁能量（dW）对时间求导数。

从大约300MHz到几GHz的频率范围，人腦能量吸收会出现较明显的局部性和不均匀特征，容易引起人體不適應﹐美國標准1.6mW/g歐洲標准2mW/g。SAR值偏高超過標准而失效。

第16页，课件共19页，创作于2023年2月三手機天線Active失效模式3.2天線近場測試失效怎樣從SAR失效改進﹕a記錄SAR值﹐以及所對應頻點。b用網絡儀觀察回損﹐并記錄10dBm頻點品。c判斷應該將-10dBm覆蓋頻段左或右稍作移動d適度增加或減少布線長度﹐并觀察覆蓋頻段規律。e再次SAR測試。

第17页，课件共19页，创作于2023年2月三手機天線Active失效模式3.2天線近場測試失效

天線效率a.天線阻抗匹配阻抗匹配差﹐直接導致過多能量被反射。b.天線電磁能量不能很好輻射出去﹐而是矢量迭加