手机内置式天线设计手机内置式天线设计1骄阳书苑骄阳书苑天线基本概念Return Loss（回波损耗S11）2骄阳书苑天线原理Directionality（方向性系数）天线辐射方向性参数。天线据此可分全向（omni-directional）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）GainDirectionality EfficiencyEfficiencyOutput Power/Input Power3骄阳书苑天线原理Polarization（极化）天线远场处电矢量轨迹。分线极化、圆极化、椭圆极化。一般手机外置（stubby）天线在H面接近线极化，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XYZ4骄阳书苑天线原理一个理论上的各向同性（Isotropic）天线有全立体角相等的方向分布。该天线可作为其它天线的参照。侧视(垂直方向图)顶视(平面方向图)5骄阳书苑天线原理偶极天线偶极天线方向图侧视看来Isotropic方向图垂直方向收到“挤压”，水平方向则扩大了覆盖范围。增益越高，垂直方向波束越窄，水平方向覆盖面积越大。侧视(垂直方向图)顶视(水平方向图)dipole (with Gain)垂直波束6骄阳书苑全向和定向右上图为一高增益全向天线。垂直方向波束窄，阴影为天线不能覆盖范围。水平方向则覆盖面积很大。右下图显示方向图被“挤压”向一个方向，辐射能量在一定角度分布较大。而背面能量分布少。Area of poor coverage directly under the antennaBeamwidth7骄阳书苑EIRP（ Effective Isotropic Radiated Power ） EIRP = transmitter power + antenna gain cable loss Power SettingdBm100 mW20 dBm50 mW17 dBm30 mW15 dBmGain 6 dBi PatchEIRP6 dBi26 dBm6 dBi23 dBm6 dBi21 dBm20 mW13 dBm15 mW12 dBm5 mW7 dBm1 mW0 dBm6 dBi19 dBm6 dBi18 dBm6 dBi13 dBm6 dBi6 dBm8骄阳书苑内置天线分类PIFAPlanar Inverted F AntennaInternal Planar Monopole内置平面单极天线Internal Helix内置螺旋天线9骄阳书苑手机结构 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。10骄阳书苑手机结构 vs PIFA天线（直板机）（二）L=3540w=1525H=68Feed pinshort pinGroundAntenna11骄阳书苑手机结构 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。12骄阳书苑PIFA需要的空间和其它条件PIFAPIFA需要的空间大小视乎频段和射频性能的需求。需要的空间大小视乎频段和射频性能的需求。双频（GSM/DCS）：600 78mm三频（GSM/DCS/PCS）：700 78mm满足以上需求则GSM频段一般可能达10dBi，DCS/PCS则01dBi。天线正下方一般避免安放器件，尤其是天线正下方一般避免安放器件，尤其是SpeakerSpeaker和和VibratorVibrator电池尽量远离天线。一般至少电池尽量远离天线。一般至少5mm5mm以上。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同侧后盖上不用导电漆喷涂，谨慎使用电镀装饰。13骄阳书苑天线馈点和接地的摆放（红色为馈点，蓝色为接地）14骄阳书苑手机结构 vs PIFA天线（翻盖或滑盖）（一）翻盖手机合盖状态，天线表现与直板机无异。开盖状态，上下盖PCB都为地，天线由在地顶端变为处于地中央。15骄阳书苑手机结构 vs PIFA天线（翻盖或滑盖）（二）右二图为合、开两种状态下天线S11参数的Smith圆图。右上图为合盖，右下为开盖。由右图可见两种状态下天线工作状态发生较大变化。通常低频谐振降低。16骄阳书苑以上二图分别为直板（左）、翻盖（右）1GHz时的增益方向图。由于翻盖打开，增益比直板状态增大了。直板状态全向性好，翻盖状态则背向增益变小。17骄阳书苑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、1700MHz2200MHz如此宽广电磁波谱的要求。PIFA显得力不从心。18骄阳书苑内置平面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19骄阳书苑天线低频部分天线低频部分天线高频部分天线高频部分PCBFeed Strip塑胶支架塑胶支架38X6X420骄阳书苑从右图可见该种monopole保持了低频（1GHz）工作频带。高频则可有着与中心频率比值20%以上、宽达几百兆工作带宽。21骄阳书苑右图为该天线模型在1.8GHz频率下的增益方向图。最大增益4dBi。全向性可控制22骄阳书苑内置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。23骄阳书苑内置天线结构种类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spring3.Stamping + Support + Pogo pin (正、反正、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。天线天线Pogo PinPCB天线天线Pogo PinPCB正向使用正向使用Pogo Pin的的反向使用反向使用Pogo Pin的的24骄阳书苑FPCFPC + Support + FPC连接器FPC + Support + Pogo pin (正、反)Housing表面电镀25骄阳书苑内置Helix类似外置Helix内藏于手机壳内金属线Helix嵌入塑料内模，轴线平行于PCB平面，竖直装载于PCB顶端。金属线Helix嵌入塑料内模，轴线平行于PCB平面，平行装载于PCB顶端。以上实际RF效果均不够理想。一般辐射效率在20%。优点在于可以利用以往的外置天线手机主板设计，稍加修改快速设计出一款内置天线手机。26骄阳书苑