手机天线设计浅谈

1、2021-11-121 手机天线设计手机天线设计_浅谈浅谈一、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：xxxxx2021-11-122一、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

2、的效率和sar，对于各频段天线效率基本要求在30%以上。2021-11-123二、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:2100mhz2021-11-124内置天线主要种类pifa antennamonopole antennachipset antenna2021-11-125a、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 g

3、sm&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2021-11-126b、pifa天线空间要求phs: h6.5mm a200mmcdma: h7.0mm a400mmgsm&dcs: h7.0mm a450mmgsm&dcs&pcs: h7.0mm a550mmgsm&dcs&pcs&wcdma: h7.5mm a650mmcdma&gsm&dcs&pcs&am

4、p;wcdma: h8.0mm a750mm2021-11-127l=3540w=1525h=68feed pinshort pingroundantennapifa天线设计参考2021-11-128c、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

5、空间30*7mm cdma&gsm&dcs&pcs&wcdma: ground镂空12mm 天线空间30*7mm2021-11-129monopole天线设计参考2021-11-12102021-11-1211手机内置天线形式比较2021-11-1212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。2021-11-1213pifa馈点的位置2021-11-1214monopol

6、e馈点的位置2021-11-1215超薄直板手机应用pifa的方案pifa的的groundpifa的的patch馈馈电电接地接地pcb带地带地lcd电池电池如果如果receiver在此在此空间内部，则地上空间内部，则地上可以开出音孔可以开出音孔2021-11-1216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。2021-

7、11-1217超薄直板手机应用单极天线的方案馈馈电电pcb带地带地lcdreceiver净空区净空区8mm至少至少5mm此空间可此空间可以放没有以放没有金属底座金属底座的的camera sensor2021-11-1218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

8、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。2021-11-1219speaker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、

9、金属器件对天线的影响2021-11-1220motor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。2021-11-1221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

10、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。2021-11-1222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

11、保证fpc连接前后板，还要在板子另一侧把ground也连通。2021-11-1223五、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2021-11-12241、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。2021-11-12252、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

12、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。2021-11-12263、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。2021-11-1227 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。2021-11-12284、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