手机天线基础知识课件
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手机天线基础知识
PIFA需要的空间和其它条件
• PIFA需要的空间大小视乎频段和射频性能的需求。
双频（GSM/DCS）：600 ×7～8mm 三频（GSM/DCS/PCS）： ×7～8mm 700 m m2 满足以上需求则GSM频段一般可能达－ 1～0dBi， m m2 DCS/PCS则0～1dBi。 • 天线正下方一般避免安放器件，尤其是Speaker和Vibrator • 电池尽量远离天线。一般至少5mm以上。 • 天线同侧后盖上不用导电漆喷涂，谨慎使用电镀装饰。
内置天线分类
• PIFA Planar Inverted F Antenna • Internal Planar Monopole 内置平面单极天线 • Internal Helix 内置螺旋天线
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。
• Efficiency（效率）
Gain＝Directionality × Efficiency
Efficiency＝Output Power/Input Power
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。
天线馈点和接地的摆放 （红色为馈点，蓝色为接地）
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。
手机结构 vs PIFA天线（翻盖 或滑盖）（二）
第一章天线基础知识PPT课件
辐射总功率： Pr 40IA2(l)2
等效关系： Rr 2Pr /IA2
辐射电阻： Rr 8(0l/)2
辐射功率取决于电偶极子的电长度，频率越高 或波长越短，辐射功率越大。已经假定空间媒 质不消耗功率且在空间内无其它场源，所以辐 射功率与距离r无关。
17
1.1.2 对偶原理与磁基本振子
（1）对偶原理 （2）磁基本振子
18
（1） 对偶原理
电荷与电流是产生电磁场的唯一源。自然界中至今 尚未发现任何磁荷与磁流存在。但是对于某些电磁场 问题，引入假想的磁荷与磁流是有益的。
对偶原理
如果将上述电场及磁场分为两部分：一部分是由电荷及电
流产生的电场 及Ee (磁r )场 ；另He一(r)部分是由磁荷及磁流产生 的电场 及磁场Em(r，) 即 Hm(r)
由对偶关系：
22
磁偶极子的辐射总功率
1
P rs S ad v s s 2 R E e H ] [ d s 1
4 6 I m 2 (0 s ) 2
磁偶极子的辐射电阻
Rr
2Pr Im2
3204(s)2
同样长度的导线，绕制成磁偶极子，在电流
振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子
的要小的多。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐振子的H平面方向图
功率方向图反映辐射的功率密度与方向之间 的关系，它与场强方向图关系为
25
（1）方向函数
方向性，就是在相同距离的条件下天线辐 射场的相对值与空间方向的关系。 天线远场区：
方向函数：
归一化方向函数：
等效关系： Rr 2Pr /IA2
辐射电阻： Rr 8(0l/)2
辐射功率取决于电偶极子的电长度，频率越高 或波长越短，辐射功率越大。已经假定空间媒 质不消耗功率且在空间内无其它场源，所以辐 射功率与距离r无关。
17
1.1.2 对偶原理与磁基本振子
（1）对偶原理 （2）磁基本振子
18
（1） 对偶原理
电荷与电流是产生电磁场的唯一源。自然界中至今 尚未发现任何磁荷与磁流存在。但是对于某些电磁场 问题，引入假想的磁荷与磁流是有益的。
对偶原理
如果将上述电场及磁场分为两部分：一部分是由电荷及电
流产生的电场 及Ee (磁r )场 ；另He一(r)部分是由磁荷及磁流产生 的电场 及磁场Em(r，) 即 Hm(r)
由对偶关系：
22
磁偶极子的辐射总功率
1
P rs S ad v s s 2 R E e H ] [ d s 1
4 6 I m 2 (0 s ) 2
磁偶极子的辐射电阻
Rr
2Pr Im2
3204(s)2
同样长度的导线，绕制成磁偶极子，在电流
振幅相同情况下，远区的辐射功率比电偶极子
的要小的多。
工程上常采用两个正交平面方向图，自由空 间中两个最重要的平面方向图是E面和H面。E 面即电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的 平面，H面即磁场强度矢量所在并包含最大辐振子的H平面方向图
功率方向图反映辐射的功率密度与方向之间 的关系，它与场强方向图关系为
25
（1）方向函数
方向性，就是在相同距离的条件下天线辐 射场的相对值与空间方向的关系。 天线远场区：
方向函数：
归一化方向函数：
移动通信基站天线 基础知识94页PPT
1
0、倚南窗以寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
移动通信基站天线 基础知识
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
手机天线设计讲义1
Stamping热熔到Housing内侧，Stamping伸出spring与手机PCB连接
Stamping + Support （金属）
Stamping热熔到Support上，连接用spring
Stamping + Support + Pogo pin (正、反) （金属）
Stamping热熔到Support上，连接用Pogo Pin。
2021/7/1
“手的影响”是指用户的手的握持将会引起共 振频率的偏移，发射和接受也会变的不稳定。
“头的影响”包括共振频率的偏移以及SAR的 增加。
线的长度对于天线与PCB之间的信号传输的损 耗有影响。线的长度较长的时候，信号的功率 就变低。
上表显示，天线的最佳位置是“键盘部分的顶
端”。
24
PIFA天线（翻盖或滑盖） （三）
• Internal Helix（内置螺旋天线） • Furukawa（古河） • Chipset天线
• BT&WIFI
2021/7/1
13
I：假内置
• 尺寸：13mmX直径6.0
• 设计要求：1）一般放置在主板Top端，在径向方向 直径8mm的空间内不允许存有器件；
• 2）天线端部同LCD金属支架距离应大于0.8mm。避 免外观有大面积的金属效果、IMD的金属效果， Yodel IML导致效率特别低；
Beamwidth
Area of poor coverage directly under the antenna
Side View (Vertical Pattern)
Top View (Horizontal Pattern)
8
EIRP
• EIRP（ Effective Isotropic Radiated Power ）
Stamping + Support （金属）
Stamping热熔到Support上，连接用spring
Stamping + Support + Pogo pin (正、反) （金属）
Stamping热熔到Support上，连接用Pogo Pin。
2021/7/1
“手的影响”是指用户的手的握持将会引起共 振频率的偏移，发射和接受也会变的不稳定。
“头的影响”包括共振频率的偏移以及SAR的 增加。
线的长度对于天线与PCB之间的信号传输的损 耗有影响。线的长度较长的时候，信号的功率 就变低。
上表显示，天线的最佳位置是“键盘部分的顶
端”。
24
PIFA天线（翻盖或滑盖） （三）
• Internal Helix（内置螺旋天线） • Furukawa（古河） • Chipset天线
• BT&WIFI
2021/7/1
13
I：假内置
• 尺寸：13mmX直径6.0
• 设计要求：1）一般放置在主板Top端，在径向方向 直径8mm的空间内不允许存有器件；
• 2）天线端部同LCD金属支架距离应大于0.8mm。避 免外观有大面积的金属效果、IMD的金属效果， Yodel IML导致效率特别低；
Beamwidth
Area of poor coverage directly under the antenna
Side View (Vertical Pattern)
Top View (Horizontal Pattern)
8
EIRP
• EIRP（ Effective Isotropic Radiated Power ）
移动通信天线基本知识
移动通信天线基本知识第一章：引言1.1 本章概述1.2 天线的作用和重要性1.3 文档目的和范围第二章：天线基础知识2.1 天线的定义2.2 天线的分类2.2.1 按传播方式分类2.2.2 按天线结构分类2.2.3 按频率分类2.3 天线的基本特性2.3.1 增益2.3.2 方向性2.3.3 阻抗2.4 天线参数的测量方法2.4.1 增益的测量方法2.4.2 方向性的测量方法2.4.3 阻抗的测量方法第三章：移动通信天线的应用3.1 无线通信系统中的天线3.1.1 移动通信基站天线3.1.2 移动终端设备天线3.2 移动通信天线的选型原则3.2.1 频段覆盖需求3.2.2 天线增益需求3.2.3 天线方向性需求3.3 移动通信天线的安装及调试3.3.1 天线安装位置选择3.3.2 天线的定向姿态调整3.3.3 天线与传输线的连接第四章：移动通信天线的维护与故障排除4.1 天线的日常维护4.1.1 天线的清洁4.1.2 天线的检查与保养4.2 天线故障的分类4.2.1 外在因素引起的故障4.2.2 内在因素引起的故障4.3 天线故障的排除方法4.3.1 外在因素引起的故障排除4.3.2 内在因素引起的故障排除第五章：天线安装与维护的法律规定与注意事项5.1 法律名词及注释5.2 天线安装的法律规定5.3 天线维护的法律要求5.4 天线辐射的环境保护要求附件：1. 天线测量报告范本2. 天线安装调试记录表本文档涉及附件：1. 天线测量报告范本（附件1）2. 天线安装调试记录表（附件2）本文所涉及的法律名词及注释：1. 频段：指特定的频率范围。
2. 增益：指天线在某一特定方向上辐射功率相对于参考天线的倍数。
3. 方向性：指天线在一个或多个特定方向上具有较高的辐射能力。
4. 阻抗：指天线输入端的特性阻抗，通常以电阻和电感值表示。
天线基础知识(全)PPT课件
• 这时出现了分析天线公差的统计理论，发展了天线阵列的综合 理论等。
• 1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各 种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。
• 在50年代，宽频带天线的研究有所突破，产生了非频变天线理 论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带 天线。
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
最早的天线
最早的发射天线是赫兹在1887年为了验证麦克斯韦根据理论推导所 作关于存在电磁波的预言而设计的。它是两个约为30厘米长、位于 一直线上的金属杆，其远离的两端分别与两个约40厘米2的正方形金 属板相连接，靠近的两端分别连接两个金属球并接到一个感应线圈 的两端，利用金属球之间的火花放电来产生振荡。当时，赫兹用的 接收天线是单圈金属方形环状天线，根据方环端点之间空隙出现火 花来指示收到了信号。
3/25/2020
17
Dept.PEE Hefei Normal
面天线时期：1930-1945
• 虽然早在1888年赫兹就首先使用了抛物柱面天线，但由于没有相应的振荡 源，一直到30年代才随着微波电子管的出现陆续研制出各种面天线。这时 已有类比于声学方法的喇叭天线、类比于光学方法的抛物反射面天线和透 镜天线等。这些天线利用波的扩散、干涉、反射、折射和聚焦等原理获得 窄波束和高增益。
天线的方向性
• 1957年美国研制成第一部靶场精密跟踪雷达AN/FPS-16，随后各 种单脉冲天线相继出现，同时频率扫描天线也付诸应用。
• 在50年代，宽频带天线的研究有所突破，产生了非频变天线理 论，出现了等角螺旋天线、对数周期天线等宽频带或超宽频带 天线。
主 编：John D. Kraus
出版社：the McGraw-Hill Companies 出版时间：2002
《天线》
编著：[美]John D.Kraus Ronald J. Marhefka
出版社：电子工业出版社 2004年4月 第一版
《Radio Propagation for Modern Wireless Systems》
最早的天线
最早的发射天线是赫兹在1887年为了验证麦克斯韦根据理论推导所 作关于存在电磁波的预言而设计的。它是两个约为30厘米长、位于 一直线上的金属杆，其远离的两端分别与两个约40厘米2的正方形金 属板相连接，靠近的两端分别连接两个金属球并接到一个感应线圈 的两端，利用金属球之间的火花放电来产生振荡。当时，赫兹用的 接收天线是单圈金属方形环状天线，根据方环端点之间空隙出现火 花来指示收到了信号。
3/25/2020
17
Dept.PEE Hefei Normal
面天线时期：1930-1945
• 虽然早在1888年赫兹就首先使用了抛物柱面天线，但由于没有相应的振荡 源，一直到30年代才随着微波电子管的出现陆续研制出各种面天线。这时 已有类比于声学方法的喇叭天线、类比于光学方法的抛物反射面天线和透 镜天线等。这些天线利用波的扩散、干涉、反射、折射和聚焦等原理获得 窄波束和高增益。
天线的方向性
手机天线设计讲义
喷涂
在天线表面喷涂一层绝缘材料，以提高天线的辐射效率和防止电磁 干扰。
抗氧化处理
在金属表面形成一层抗氧化膜，提高天线的耐候性和使用寿命。
04 手机天线测试与优化
天线性能测试
辐射性能测试
包括天线增益、波束宽度、前后比等，用于 评估天线辐射效果。
阻抗匹配测试
检查天线输入阻抗与传输线阻抗是否匹配， 以降低信号反射。
多频段兼容
支持多种通信频段，满足不同 运营商和地区的需求。
尺寸与重量
合理控制天线尺寸和重量，以 适应手机整体设计。
耐用性与可靠性
确保天线在各种环境和使用条 件下都能稳定工作。
02 手机天线设计流程
设计准备
需求分析
明确手机天线设计的需求，包括 性能指标、应用场景和限制条件
等。
技术调研
了解当前手机天线设计的技术现状 和发展趋势，为后续设计提供参考。
制定计划
根据需求和技术调研结果，制定详 细的设计计划，包括时间安排、人 员分工和预期成果等。
方案设计
初步方案
根据需求和技术调研结果，制定 初步的手机天线设计方案，包括 天线类型、尺寸、性能指标等。
方案评估
对初步方案进行评估，分析其可 行性和优缺点，并提出改进意见。
方案优化
根据评估结果，对初步方案进行 优化，提高其可行性和性能。
效率测试
测量天线传输效率，确保天线能量有效传输。
方向图测试
通过测量天线在不同角度的辐射强度，得到 天线方向图，评估天线覆盖范围。
优化方法
调整天线尺寸
改变天线结构参数，如振子长度、宽 度和间距等，以改善天线性能。
选用高性能材料
使用导电性能良好的材料，如铜、银 等，提高天线效率。
在天线表面喷涂一层绝缘材料，以提高天线的辐射效率和防止电磁 干扰。
抗氧化处理
在金属表面形成一层抗氧化膜，提高天线的耐候性和使用寿命。
04 手机天线测试与优化
天线性能测试
辐射性能测试
包括天线增益、波束宽度、前后比等，用于 评估天线辐射效果。
阻抗匹配测试
检查天线输入阻抗与传输线阻抗是否匹配， 以降低信号反射。
多频段兼容
支持多种通信频段，满足不同 运营商和地区的需求。
尺寸与重量
合理控制天线尺寸和重量，以 适应手机整体设计。
耐用性与可靠性
确保天线在各种环境和使用条 件下都能稳定工作。
02 手机天线设计流程
设计准备
需求分析
明确手机天线设计的需求，包括 性能指标、应用场景和限制条件
等。
技术调研
了解当前手机天线设计的技术现状 和发展趋势，为后续设计提供参考。
制定计划
根据需求和技术调研结果，制定详 细的设计计划，包括时间安排、人 员分工和预期成果等。
方案设计
初步方案
根据需求和技术调研结果，制定 初步的手机天线设计方案，包括 天线类型、尺寸、性能指标等。
方案评估
对初步方案进行评估，分析其可 行性和优缺点，并提出改进意见。
方案优化
根据评估结果，对初步方案进行 优化，提高其可行性和性能。
效率测试
测量天线传输效率，确保天线能量有效传输。
方向图测试
通过测量天线在不同角度的辐射强度，得到 天线方向图，评估天线覆盖范围。
优化方法
调整天线尺寸
改变天线结构参数，如振子长度、宽 度和间距等，以改善天线性能。
选用高性能材料
使用导电性能良好的材料，如铜、银 等，提高天线效率。
相关主题
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• Efficiency（效率）
Gain＝Directionality × Efficiency
Efficiency＝Output Power/Input Power
PPT学习交流
3
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。
必须同时面对900（800）MHz、1700MHz～ 2200MHz如此宽广电磁波谱的要求。PIFA显得力不 从心。
PPT学习交流
18
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
Gain@ 6 dBi Patch 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi
EIRP 26 dBm 23 dBm 21 dBm 19 dBm 18 dBm 13 dBm 6 dBm
PPT学习交流
8
内置天线分类
• PIFA Planar Inverted F Antenna
• 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)
垂直波束
dipole (with Gain)
顶视 (水平方向图)
PPT学习交流
6
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。
Beamwidth
Area of poor coverage directly under the antenna
Side View (Vertical Pattern)
Top View (Horizontal Pattern)
PPT学习交流
7
• EIRP（ Effective Isotropic Radiated Power ）
16
• 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。
PPT学习交流
17
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）
手机内置式天线设计
PPT学习交流
1
天线基本概念
• Return Loss（回波损耗S11）
PPT学习交流
2
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（omnidirectional）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。
手机结构 vs PIFA天线（翻盖 或滑盖）（一）
PPT学习交流
15
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。
PPT学习交流
EIRP = transmitter power + antenna gain – cable loss
Power Setting 100 mW 50 mW 30 mW 20 mW 15 mW 5 mW 1 mW
dBm 20 dBm 17 dBm 15 dBm 13 dBm 12 dBm 7 dBm 0 dBm
• 电池尽量远离天线。一般至少5mm以上。
• 天线同侧后盖上不用导电漆喷涂，谨慎使用电镀装饰。
PPT学习交流
13
天线馈点和接地的摆放 （红色为馈点，蓝色为接地）
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ห้องสมุดไป่ตู้
• 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。
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Feed Strip PCB
天线低频部分
塑胶支架 38X6X4
天线高频部分
PPT学习交流
PPT学习交流
12
PIFA需要的空间和其它条件
• PIFA需要的空间大小视乎频段和射频性能的需求。
双频（GSM/DCS）：600 ×7～8mm
三频（GSM/DCS/PCS）：700 mm
2
×7～8mm
满足以上需求则GSM频段一般可能达－1～0dBi，DCS/PCS
则0～1dBi。
mm 2
• 天线正下方一般避免安放器件，尤其是Speaker和Vibrator
• Internal Planar Monopole 内置平面单极天线
• Internal Helix 内置螺旋天线
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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。
PPT学习交流
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手机结构 vs PIFA天线（直板 机）（二）
XY平面为H面，YZ面E1面，XZ面E2面。
Z
Y X
PPT学习交流
基站
4
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)
PPT学习交流
5
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。
short pin
w=15~25
Feed pin
L=35~40
Antenna
H=6~8
Ground
PPT学习交流
11
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。
Gain＝Directionality × Efficiency
Efficiency＝Output Power/Input Power
PPT学习交流
3
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。
必须同时面对900（800）MHz、1700MHz～ 2200MHz如此宽广电磁波谱的要求。PIFA显得力不 从心。
PPT学习交流
18
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
Gain@ 6 dBi Patch 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi
EIRP 26 dBm 23 dBm 21 dBm 19 dBm 18 dBm 13 dBm 6 dBm
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8
内置天线分类
• PIFA Planar Inverted F Antenna
• 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)
垂直波束
dipole (with Gain)
顶视 (水平方向图)
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6
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。
Beamwidth
Area of poor coverage directly under the antenna
Side View (Vertical Pattern)
Top View (Horizontal Pattern)
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• EIRP（ Effective Isotropic Radiated Power ）
16
• 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。
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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）
手机内置式天线设计
PPT学习交流
1
天线基本概念
• Return Loss（回波损耗S11）
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2
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（omnidirectional）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。
手机结构 vs PIFA天线（翻盖 或滑盖）（一）
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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。
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EIRP = transmitter power + antenna gain – cable loss
Power Setting 100 mW 50 mW 30 mW 20 mW 15 mW 5 mW 1 mW
dBm 20 dBm 17 dBm 15 dBm 13 dBm 12 dBm 7 dBm 0 dBm
• 电池尽量远离天线。一般至少5mm以上。
• 天线同侧后盖上不用导电漆喷涂，谨慎使用电镀装饰。
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天线馈点和接地的摆放 （红色为馈点，蓝色为接地）
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ห้องสมุดไป่ตู้
• 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。
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Feed Strip PCB
天线低频部分
塑胶支架 38X6X4
天线高频部分
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PIFA需要的空间和其它条件
• PIFA需要的空间大小视乎频段和射频性能的需求。
双频（GSM/DCS）：600 ×7～8mm
三频（GSM/DCS/PCS）：700 mm
2
×7～8mm
满足以上需求则GSM频段一般可能达－1～0dBi，DCS/PCS
则0～1dBi。
mm 2
• 天线正下方一般避免安放器件，尤其是Speaker和Vibrator
• Internal Planar Monopole 内置平面单极天线
• Internal Helix 内置螺旋天线
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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。
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手机结构 vs PIFA天线（直板 机）（二）
XY平面为H面，YZ面E1面，XZ面E2面。
Z
Y X
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基站
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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)
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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。
short pin
w=15~25
Feed pin
L=35~40
Antenna
H=6~8
Ground
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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。