天线设计规范

天线设计规范深圳麦汉科技技术有限公司研发部内部标准及对外培训资料2013.7.10编制：黄年宇第1篇项目评估基本概念1-1 背景根据公司年度经营计划，研发工程师要同客户建立积极主动地工作关系，不仅要现场分析和解决测试中遇到的问题，还要能够对客户的新项目进行现场评估和提出建议。

而后者是目前大部分工程师的弱项，掌握基本的评估技巧和准则，不仅是公司实力的体现，也是个人能力的提升。

下面将分为几方面对项目的评估做基本的介绍：*天线的空间和性能*直板机PIFA天线的评估*直板机Monopole天线的评估*翻盖机PIFA天线的评估*翻盖机Monopole天线的评估*滑盖机PIFA天线的评估*滑盖机Monopole天线的评估*双模机的评估*SAR的评估*装饰件的评估*天线材质的选择*人体模拟评估*评估中的注意事项1-2 天线空间和性能（PIFA ）所需空间H>6.0mm S>400mm2H>6.5mm S>450mm2H>6.5mm S>450mm2H>7.0mm S>500mm2H>7.0mm S>500mm2H>7.0mm S>550mm2H>7.0mm S>600mm2H>7.0mm S>600mm2H>5.5mm S>200mm2H>7.0mm S>550mm2H>5mm S>150mm2频段CDMA800850&1900900&1800850&1800&1900900&1800&1900GSM 四频GSM 三频+WCDMA GSM 四频+WCDMAGPS LTE-38、39、40Bluetooth可能达到的性能VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈35%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈35%VSWR<1.5 EFF >50%VSWR<2 EFF >50%VSWR<2 EFF ≈50%1-3 天线空间和性能(Monopole)频段所需空间可能达到的性能CDMA800镂空5mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% 850&1900镂空6mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% 900&1800镂空6mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% 850&1800&1900镂空7mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% 900&1800&1900镂空7mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% GSM四频镂空8mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% GSM三频+WCDMA镂空8mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% GSM四频+WCDMA镂空8mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% GPS镂空5mm L*W为20*5mm VSWR<1.5 EFF>50% LTE-38/39/40镂空12mm L*W为30*8mm VSWR<2 EFF>60% Bluetooth镂空5mm L*W为10*5mm VSWR<2 EFF>50%*直板机PIFA 天线一般布局在上端，受人体影响小。

SAR 值一般能满足美标（1.6W/kg ）或欧标（2.0W/kg ）。

但对于某些客户的特殊要求（如Nokia 要求1.15W/kg ）则未必能达到要求，须手机方面做一定处理。

*PIFA 天线实现双高频（如1800&1900）或更多频段须采用短路寄生方式，最简单也最有效，馈点放中间，短路点放两边，同时PAD 最好能横排放置，不要竖排放置。

考虑到短路寄生的效果，支架上的一些开孔（如测试Connector 、Camera 、Speaker 等）要距离馈点10mm 。

*PIFA 天线下方常有较多的器件：Speaker 和Receiver （有些项目Receiver 区域主板镂空）的影响可以通过串联电感的方式来降低，元件位置必须尽量靠近引线PAD （约1mm ）；Camera 影响不大，忽略不计；天线尽量不要在马达上方布线，避免降低效率；SIM 卡座部建议放到天线下方，有可能影响到天线灵敏度；其他器件影响不大，具体情况具体分析。

*考虑到手机厚度的问题，部分PIFA 天线通过镂空主板地，PCB 板下方连接金属片作为参考地的方式来满足PIFA 天线高度要求。

这种设计须注意两个问题：一是天线到实际主板的高度不能太低，最好在4mm 以上，否则带宽和性能都会受到极大影响；二是作为参考地的金属片与主板地要充分连接，尽量多处连接，连接处的宽度在3mm 以上。

1-4-1 直板机PIFA天线评估1-4-2 直板机PIFA天线评估距离太近，影响耦合效果，建议改到黄色PAD区域串联位置必须尽量靠近引线PAD，否则效果不明显。

电感值根据实际调试而定（部分项目可以通过Speaker接地改善）1-5-1目直板机Monopole天线评估*直板机Monopole天线分为上端和下端两种布局。

天线所需空间相同。

须注意的是，测试Connector和匹配经常占用主板镂空区域，如果占用过多，则容易降低带宽和性能。

建议测试Connector和匹配的地到天线竖直面最少5mm以上。

*Monopole天线放在上端，SAR容易超标，同时周围的Receiver和Speaker容易搞成干扰，须串联电感改善。

无论是PIFA还是Monopole天线，放在手机上端都容易受到LCD的干扰，可以通过用金属框包裹LCD的方式来改善，有时LCD背面和主板地充分连接也可降低干扰。

*Monopole天线放在下端可以有效的降低SAR值，但容易受人体影响。

MIC和馈点要放在主板两侧，保持最远。

MIC如有干扰，也可通过串联电感的方式来改善。

*超薄机主板经常在电池部分接地，为了保证整体地的长度，建议在电池下方铺设金属片，并且与主板地充分连接。

*Monopole天线位于下端，键盘板也需要镂空同样的范围，按键可以保留，但镂空区域内按键之间的连线要尽量少，特别是电源线。

连线的干扰也可以通过串联电感的方式来改善，电感值的大小根据受到影响的频段不同而调整。

键盘有时本身会和天线产生干扰，要保证键盘板和主板之间地连接充分。

馈点和MIC 分别在主板两侧测试Connector 不能太过深入镂空区域，如黄色区域PAD 。

须适当向下移动，如绿色区域PAD 。

1-5-2 直板机Monopole 天线评估镂空区域1-6 翻盖机PIFA天线评估*由于超薄手机的流行，翻盖机PIFA现有设计很少，一般在下板上端，不建议放在下板下端，这样受人体影响太大。

*本类设计主要注意的是天线区域器件的影响，如Speaker、马达等。

总体设计注意事项可参考直板机PIFA设计。

1-7-1 翻盖机Monopole天线评估*翻盖机Monopole有两种设计：主板上端和主板下端。

*Monopole天线在主板上端比较容易实现，除了镂空和周围器件的布局外，需要注意的是FPC和转轴的布局位置。

FPC卡扣和走线要与馈点在主板左右两侧，不能重叠。

金属转轴的影响很小，可以靠近馈点。

*Monopole天线在主板下端则难度较大，除了镂空和周围器件的布局外，还需注意前板需镂空一定的范围，保证闭合的性能。

*Monopole天线在主板下端最大的问题在于前后板延伸地的处理。

根据仿真的结果，普通设计中前后板只用一条FPC连接，板上电流在通过FPC时方向发生偏移，造成低频段的方向图不规则，性能下降2-3dB。

解决此问题有几种方式：一是前后壳都为金属材质并接地，保证在前后板不连接的情况下，地通过金属壳也可以导通，Moto V3就是这种方案，成本很高；二是在Hinge处再增加一条连接前后板的FPC，这种结构设计上不好实现；三是前后板各焊接一个3mm以上宽度的金属弹片，与金属Hinge连接导通，这是目前较为常用的方式；四是前后板连接处喷导电漆并分别和前后板接地，使其产生强烈的耦合。

无论是弹片连接还是导电漆耦合，都需要手机公司的生产工艺控制精密，否则手机低频段的性能一致性会很差，评估时要向客户说明，以便出现此问题时和客户产生矛盾。

1-7-2 翻盖机Monopole 天线的评估馈点和FPC 分别在主板左右两侧前板比主板略短，保证闭合性能FPC 不连接的情况下，前后板也导通V3前后壳用金属制造，并充分接地，在 前后板用导电漆或弹片处理，保证前后板地的耦合或导通。

1-8 滑盖机PIFA天线的评估*由于超薄手机的流行，现在翻盖和滑盖机使用PIFA形式的越来越少，而且滑盖机有其固有的缺陷，是最难设计的手机形式之一。

滑盖机PIFA形式的缺陷主要有两点：一是打开状态比闭合状态要差，包括带宽和性能，通常来说，建议滑盖机PIFA形式只做双频或三频，不推荐做更多的频段；二是滑轨和FPC对性能影响较大，稳定性也较差，要根据实际调试情况来处理滑轨和FPC，FPC的卡扣最好不要太靠近天线区域。

*通常情况下，滑盖机PIFA天线都是做在主板上端。

同样的设计条件下，其效率比直板机差5%-10%。

*闭合情况下，滑盖机PIFA形式性能可参考直板机。

1-9 滑盖机Monopole天线的评估*滑盖机采用Monopole天线是目前常用的设计，一般在主板底端。

也有很少案例Monopole天线位于主板上端，如LG巧克力机。

这种设计风险太大，效率很差，一般在20%左右，Active性能也比普通形式差1.5dB左右，不推荐使用。

*Monopole天线在主板下端，同样需要前板比主板短，或者前板下端镂空，保证闭合状态性能。

*FPC和滑轨的影响需在实际调试中做处理。

巧克力机1-10 双模机天线的评估*双模机单独每个天线可以按照正常的设计评估。

*考虑到隔离度的问题，双模机的两个天线最好在主板的上下两端。

也有部分手机两个天线在同一个区域，如三星的某些双模机，但此设计两个天线的可用空间较小，性能更难以保证。

*双模机的主要问题在于隔离度，考虑到主板的长度对低频段影响比较大，主板的宽度对高频段影响比较大，而两个天线分别在主板上下端，故低频段的隔离度会比高频段差。

一般低频段隔离度在-12dB，高频段隔离度在-18dB。