Mstar 平台四层板设计指南平台四层板设计指南-Lis.Kuo/Jw.liang/Spring.tan-20101028-天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计1医疗参考目目录案例分析A案例分析B案例分析C案例分析D案例分析E案例分析优化设计天线角度优化设计原理图, 布局与Layout角度优化设计关键部件选择 角度优化设计天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计2医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计A案例分析案例分析現象描述: A 案例, 整机测试EIS 只有-97dbm; A案例分析: LCM引入干扰, EIS 会降低6.5-9dBm. CAM 引入干扰, EIS会降低6-7dBm. LCM 与CAM是引起EIS 偏低的两个干扰源. 3医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计A案例分析案例分析A案例改善措施: 将LCM两端的两个大的GND PAD 接地处理, ESI可以提高5-6dBm.4医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计A案例分析案例分析A案例改善措施: CAM FPC 没有GND屏蔽层, 并且CAM的数据控制线没有预留滤波器件, CAM FPC 焊盘处于天线下方; 采用导电布将CAM FPC 屏蔽接地, EIS 可以提高5-6dBm.5医疗参考B案例分析案例分析天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计現象描述: B案例, 整机测试EIS 只有-96 -100dbm; B案例分析: LCM引入干扰, EIS 会降低 56.5dBm. CAM 引入干扰, EIS会降低 23dBm. LCM 与CAM是引起EIS 偏低的两个干扰源. 6医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计B案例分析案例分析B案例改善措施: 将LCM两端的两个大的GND PAD 接地处理, ESI可以提高 2 4dBm.7医疗参考B案例分析案例分析天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计B案例分析: 分析LCM Layout Line, 右图一MCP线与LCM线相邻层平行走线, 紫色为LCM Layout Line, 相邻的绿色为MCP Layout Line线; 同层LCM 临近MCP线布线, 蓝色圈内是MCP Layout Line, 红色圈是LCM Layout Line线; 干扰远应该是MCP Noise耦合到LCM Layout Line线, 经过LCM FPC 辐射出来, 从而使得ESI 降低5-6dBm. 8医疗参考B案例分析案例分析B案例改善措施: CAM FPC 没有GND屏蔽层, 并且CAM的数据控制线没有预留滤波器件, CAM FPC 焊盘处于天线下方; 采用导电布将CAM FPC 屏蔽接地, EIS 可以提高 1.52dBm.9医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计B案例分析案例分析B案例Layout 分析: 绿色区域是CAM线, 并且走在LCM下面, LCM没有带接地屏蔽框,能很好的屏蔽CAM Layout Line 的辐射出的Noise,降低ESI; 蓝色Line是LCM 边框线.10医疗参考C案例分析案例分析現象描述C案例, 整机天线耦合测试时灵敏度只有-98dBm左右原因分析1 BB屏蔽盖屏蔽效果差（有一边受镂空的），对天线造成干扰。 2 靠近天线的主板表层分布Vbatter等许多电源线，干扰到天线。解決方法1 用导电布加强BB的屏蔽效果。 2 把走在表层的Vbatter等电源线用导电布屏蔽。 3 最后效果，低频TIS达到-103dBm,最大值达到-107，-108dBm。 11医疗参考C案例分析案例分析 主板表层靠近天线附件的Vbatt，VBB，VRF等电源线 12医疗参考C案例分析案例分析BB芯片的屏蔽盖有一边没接触到地，有个很大的缝隙。13医疗参考C案例分析案例分析屏蔽表层VBATT等电源线 加强BB芯片部分屏蔽处理 14医疗参考C案例分析案例分析按照以上处理后天线的3D耦合测试数据如下，可见天线接收GSM ch975 TIS明显提高 15医疗参考D案例分析案例分析現象描述1 D案例, 整机天线耦合测试时高频855信道附件灵敏度只有-88dBm左右2 低频段灵敏度只有100dBm左右。原因分析1 高频段855信道附近灵敏只有-88dBm，是由于天线正下面有FM发射器件干扰。 2 低频段灵敏度差是由于主板等效谐振长度不够长，照成低频段天线效率低。解決方法1 去掉天线正下方的FM发射器件，测试高频段855附件信道TIS提高了十几dBm，达到-101dBm，最大能到-105,106dBm 2 采用导电布加强按键板和主地联通，延长PCB参考地，这样天线低频段的效率显著提高，TIS到达-102dBm。 天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计16医疗参考D案例分析案例分析主板如下图所示，长度为64mm（偏短）而且没做任何延长主板地的措施 天线正下方有FM发射器件，如图所示 17医疗参考D案例分析案例分析主板地和按键板处分导通，延长主板地 使PCB延長18医疗参考D案例分析案例分析 延長PCB ground 對 GSM band gain 會有所提昇, TIS 提高約 2dB, 去除FM發射器可改善DCS ch885 TIS至-101dBm. 19医疗参考E案例分析案例分析現象描述1 E案例, BB就靠近天线，而且BB屏蔽盖屏蔽效果很差，四周有很多缝隙，从而照成对天线的干扰。2大环形金属前壳，在闭环状态靠近天线，干扰天线，造成天线灵敏度差。原因分析1BB就靠近天线，而且BB屏蔽盖屏蔽效果很差，四周有很多缝隙，从而照成对天线的干扰。2大环形金属前壳，在闭环状态靠近天线，干扰天线，造成天线灵敏度差。解決方法1采用导电布加强BB屏蔽效果，接收灵敏度马上提高了6到7dBm，建议改版在BB芯片周围都留裸铜以便疲敝盖能从分接地。2把靠近天线部分金属环改为塑料材质。天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计20医疗参考E案例分析案例分析改善措施: 采用导电布在上图红色圈出部分加强屏蔽.21医疗参考E案例分析案例分析22医疗参考E案例分析案例分析23医疗参考天线角度优化设计天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计24医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计天线空间需求25医疗参考天线辐射系统电流分布示意图天线辐射系统电流分布示意图 about/4 PIFA, monopole 都是四分之一波长天线, 另外四分之一波长电流路径是四分之一天线对称的PCB GND来实现, PCB + antenna 构成了完整的天线辐射系统. 靠近天线馈点, 电流强度越强,如果干扰源靠近该处, 引入的noise就会越大.故天线馈入端尽量减少干扰干扰源, 如果有这样的干扰源,则要做好屏蔽, 滤波处理, 如CAM FPC,RF模块等.天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计26医疗参考PIFA Design NoticeDual-bandTri-bandQuad-BandDual-mode GSM+WCDMAW*L 550mm2H 5.5mmW*L 600mm2H 6mmW*L 700mm2H 7mmW*L 750mm2H 7.5mm紅字為最低要求, 請確實評估, 無法達到要求請客戶自行承擔風險27医疗参考PIFA Design Noticel天線高度是指天線本體到最接近金屬物件的高度, 如屏蔽罩, 不是到PCB ground才算天線高度l天線空間&高度評估請參照上頁l手機中除天線本體外, 任何金屬物件, 如金屬前殼,後殼,電池蓋,LCM shielding & 按鍵板 請務必確實接地l天線下方有打件區域, 務必上屏蔽罩, 且屏蔽罩需完整, 避免開槽或有間隙l天線下方走線請避免走表層, 並用ground做好屏蔽, FPC請用銀漿或導電布shieldingl天線離周圍電子器件請保有3mm以上空間l如天線設計在手機板下方, 與電池最少保留10mm距離28医疗参考Monopole Antenna Design Noticel手機厚度 12mm建議使用monopole designl滑蓋機, 掀蓋機, 薄型機建議使用monopole antennal手機下方必須為裸銅區, 裸銅區長度須大於7mml滑蓋機上下板必須與金屬滑軌接地l掀蓋機必須透過 hinge & LCM FPC 來使上下板接地l天線離電池須保持10mm以上距離l需透過匹配電路優化駐波比29医疗参考原理图, PCB布局与 Layout角度优化设计天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计30医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计CAM 原理图设计: 通常CAM属于一个比较大的干扰源,尤其CAM靠近天线布局, 滤波排容必须预留. 如果是翻盖滑盖机型, CAM FCP 比较长, 该绿波器件请选用EMI如二图示意原理图设计优化31医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计LCM 部分原理图设计: 通常LCM属于一个比较大的干扰源,尤其LCM 靠近天线布局, 滤波排容必须预留. 如果是翻盖滑盖机型, FCP 比较长, 该滤波器件请选用串接的EMI方式.原理图设计优化32医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计LCM 部分原理图设计: 通常LCM属于一个比较大的干扰源,尤其LCM 靠近天线布局, 滤波排容必须预留. 如果是翻盖滑盖机型, FCP 比较长, 该滤波器件请选用串接的EMI方式.原理图设计优化33医疗参考GSM 2D sensitivity about -105dBmBB 區塊放在PCB下半部GSM Antenna 放在手機上端降低干擾源強度天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计布局及其Layout设计优化34医疗参考GSM 2D sensitivity about -107dBm天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计 天线位于上端, BB, BT等位于下端,BB与BT不会因为太靠近天线区域而产生布线太过于集中而造成GNG层很差, 同时表层很多布线的问题.布局及其Layout设计优化35医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计电源Layout规则：电源线Vbat要求尽量短和粗，并单独供电26MHz TCVCXO VAFC :非常敏感的信号，一定要严格保护。保证基带IC 的AVDD 足够“干净”，否则可能会引入Frequency Error 问题。 PA 的散热过孔在PA IC 下面的接地焊盘上，一定留有足够多的散热过孔及足够大的敷铜空间 ，否则很有可能会引起功率下掉的现象 ；最好保持PA 有良好的独立的屏蔽 ;否则很有可能会降低接收灵敏度及在低功率等级时引起 PvT fail 。布局及其Layout设计优化36医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计RX通道器件尽量靠近，并尽量最短距离布局及其Layout设计优化37医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计RX部分进行掏空处理布局及其Layout设计优化38医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计Placement：RX是最关键的信号，SAW要尽可能靠近FEM,而且RX trace要尽可能短。要特别注意RX 与 TX 走线之间有足够大的距离，尤其是在高频段 。Antenna trace:trace需要50ohm阻抗布局及其Layout设计优化39医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计布局及其Layout设计优化40医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计晶体尽量靠近Si4210，并确引线短。晶体下方进行掏空处理IQ信号线做好屏蔽布局及其Layout设计优化41医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计Vapc的信号新需要做好屏蔽26MHz信号线做好屏蔽布局及其Layout设计优化42医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计 虽然4层板比较难做一个完整的主GND,但是合理规划布局, 同时尽可能效利用LCM的屏蔽框屏蔽区域, 电池屏蔽区域,表层走一些不太重要的线, 从而保证能层有一个相对完整的GND, 对优化天线TIS与ESD 有很大的帮助.布局及其Layout设计优化43医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计 避免CAM处于天线下方(尤其没有GND层屏蔽的CAM FPC)的布局. 如果有这种布局,请采用抗干扰能力强的CAM模组, 预留滤波EMI器件, 减少CAM 模块的线走表层, 所有CAM线先经过内层再到CAM pad; CAM FPC 要加屏蔽层, 降低CAM FPC 辐射出Noise 降低TIS, 同时可以有效规避天线对CAM的影响.布局及其Layout设计优化44医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计 布局不合理, 4层板LCM线与MCP布线在相邻层平行布线, 或者同层平行布线而没有GND隔离,从而MCP Noise通过LCM FPC辐射出去,严重消弱天线TIS. BB, RF与天线都布在上端, 而下端则显宽松, 从而造成BB不跟出线很困难, 很难将线与MCP线有效隔离; 两个沉板的Sim卡座, 则破坏了完整的主GND, 使得MCP Noise 经由LCM FPC 很容易干扰到天线, 从而消弱天线的TIS.布局及其Layout设计优化45医疗参考天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计选取抑制Noise 比较好的CAM模组, 最好FPC有GND的屏蔽层;选取抑制Noise比较好的LCM, 最好有屏蔽LCM的金属框;关键部品选择角度优化46医疗参考Check ListlPCB layout priorityRF trace MCP, LCM & Camera trace (平行, 重疊避免)26MHz, IQ signal & Vbatt tracelFPC shielding & groundingl濾波器件, 濾波電容打件位置預留l表層走線最少化, 有走線需預留露銅區, 利用LCM shielding case 屏蔽lAntenna space, 請遵守天線空間建議l天線下方器件需以屏蔽罩確實屏蔽, l整機除天線外, 其他金屬件及小板須與主板完整接地47医疗参考结束天线接收灵敏度优化设计天线接收灵敏度优化设计48医疗参考