手机内置式天线设计45271
手机天线研发流程及SAR测试介绍
手机天线研发流程及SAR测试介绍手机天线研发流程及SAR测试介绍手机天线是手机中的一个重要组成部分，它负责接收和发送无线信号。
手机天线的设计对于手机性能的稳定性和信号质量有着重要影响。
本文将介绍手机天线的研发流程以及SAR测试，帮助读者了解手机天线的研究与开发过程。
手机天线的研发流程通常包括以下几个关键步骤：1. 需求分析和规划：在研发手机天线之前，首先需要进行需求分析和规划。
研发团队需要确定手机天线的技术要求和性能指标，例如频段范围、天线增益等。
2. 天线设计：天线设计是手机天线研发的核心步骤。
根据需求分析结果，设计团队会采用不同的设计方法和技术来设计手机天线。
例如，常见的手机天线设计包括片上天线、贴片天线和埋入式天线等。
3. 原型制作和测试：在完成天线设计后，研发团队会制作原型并进行测试。
通过天线参数测试仪器，如网络分析仪和天线测试舱等，对手机天线进行性能测试，如驻波比、辐射效率和频率响应等。
4. 优化和迭代：根据原型测试结果，研发团队会对手机天线进行优化和迭代。
通过调整天线结构、材料和放置位置等参数，以提高天线性能和适配不同的手机尺寸和外观要求。
5. SAR测试：完成手机天线设计后，需要进行SAR（Specific Absorption Rate）测试。
SAR是一种用来衡量人体对无线电频率电磁场的吸收能力的指标，常用于评估手机对人体的辐射影响。
在SAR测试中，使用模型人体来模拟真实使用情况下人体对手机辐射的吸收程度。
SAR测试是手机天线研发的最后一步，其目的是确保手机天线在正常使用时对人体的辐射量在安全范围内。
在SAR测试中，测试人员会按照标准流程将手机放置于模型人体头部位置，并通过测量无线电频率电磁场的吸收量来计算SAR值。
根据SAR测试结果，如果SAR值高于安全标准，需要对手机天线进行再次优化或调整。
这个过程需要多次迭代，直到SAR值符合相关法规和标准。
综上所述，手机天线的研发流程涵盖了需求分析和规划、天线设计、原型制作和测试、优化和迭代以及SAR测试等多个步骤。
手机天线设计_浅谈
•
PIFA馈点的位置
Monopole馈点的位置
超薄直板手机应用PIFA的方案
PIFA的Patch PCB带地 电池
接地
馈 电
如果receiver在此 空间内部，则地上 可以开出音孔
PIFA的Ground
LCD
超薄直板手机应用PIFA的方案
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。 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。
• c. 常见问题
对于传导接收灵敏已经满足要求（或非常优秀）但整 机接收灵敏度差的情况，特别是PIFA天线，其辐射体的面 积和形式还是对辐射接收灵敏度有一定的影响，可以在天 线方面做改进。 整机杂散问题原因在于天线的空间辐射被主板的金属 元件（包括机壳上天线附近的金属成分装饰件）耦合吸收 后产生一定量的二次辐射，频率与金属件的尺寸关联。因 此要求此类元件有良好的接地，消除或降低二次辐射。整 机杂散问题还与天线与RF模块之间的谐振匹配电路有关， 如果谐振匹配电路的稳定性不好，很容易激发产生高次谐 波的干扰。
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，以保证天线和 PAD的良好接触。
六、材料
1、支架材料： 天线支架使用的材料主要有ABS 、 PC 、 二者比较，ABS塑性好，PC材料的 硬度高。材料会根据结构选用，亦可根 据硬件要求，做成透明，以方便观察支 架下的元器件。 2、天线材料： 一般采用铍铜，磷青铜，硬度分为H、 H/2、H/4。厚度一般采用0.2mm或 0.15mm。也可用不锈钢片和FPC
2、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的高度，以避免与壳体有干涉。
手机RF设计知识连载之——手机内置天线设计
b. 布板RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件，屏蔽盒尽量规整一体，同时少开散热孔。最忌讳长条形状孔槽。含金属结构的元件，如喇叭、马达、摄像头基板等金属要尽量接地。对于折叠和滑盖机，应避免设计长度较长的FPC（FPC走线的时钟信号及其倍频容易成为带内杂散干扰），最好两面加接地屏蔽层。
c. 常见问题
一、内置天线对于手机整体设计的通用要求
主板
a. 布线 在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理，做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。同时RF地要合理设计，RF信号走线的参考地平面要找对（六层板目前的大部份以第三层做完整的地参考面），并保证RF信号走线时信号回流路径最短，并且RF信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它（主要是方便PCB布线的微带线阻抗的计算和仿真）。PCB板和地的边缘要打“地墙”。从RF模块引出的天线馈源微带线，为防止走线阻抗难以控制，减少损耗，不要布在PCB的中间层，设计在TOP面为宜，其参考层应该是完整地参考面。并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计，以防短路和旁路耦合。天线RF馈电焊盘应采用圆角矩形盘，通常尺寸为3×4mm，焊盘含周边≥0.8mm的面积下PCB所有层面不布铜。双馈点时RF与地焊盘的中心距应在4～5mm之间。
三、手机内置天线形式比较
这里简单比较一下两种主流PIFA皮法和MONOPOLE单极天线，以及分别适用的机型结构：
有效面积mm2 距主板mm 天线投影下方 天线馈源 天线体积 电性能 SAR
皮法 600 7 有地 2 大 很好 低
单极 350 4 无地 1 小 好 稍高
折叠机 滑盖机 旋盖机 直板机 超薄折叠机 超薄直板机
************************************************************************
手机内置天线设计规则
PIFA天线设计
8，馈电点的焊盘应该不小于2x3mm；馈 电点应该靠PCB边缘。
9，天线区域可适当开些定位孔。 10，在目前的有些超薄滑盖机中，Байду номын сангаас于天
线高度不够，可以通过挖空PIFA 天线下方 的地，然后在其背面再加一个金属片，起 到一个参考地的作用，达到满足设计带宽 的要求。
手机天线设计规则
装饰件等。 5，内置天线正上、下方不能有与FPC 重合部分，且相互
边缘距离3mm 以上。 6，内置天线与手机电池的间距应在5mm 以上。
MONOPOLE天线设计
7，MONOPOLE 必须悬空，平面结构下不能有PCB的Ground， 一般内置天线必须离主板3mm（水平方向），在天线正下方到 地的高度必须保持在5mm（垂直方向）以上（如下示意图）， 可以把主板天线区域的地挖空，目前在超薄的直板机上基本上是 要满足这个要求。
MONOPOLE天线设计
内置的MONOPOLE 天线体积稍小，性能较外置天线差。
具体设计要求如下：
1，内置天线周围3mm 内不能有马达、SPEARKER、 RECEIVER 等较大金属物体。
2，天线的宽度应该不小于15mm。 3，内置天线附近的结构件（面）不要喷涂导电漆等导电
物质。 4，手机天线区域附近不要做电镀工艺以及避免设计金属
7，手机PCB 的长度对PIFA 天线的性能有重要的影响，目前直板机PCB
的长度在75-105mm之间这个水平。 手机的长度对于天线的性能有着显著的影响
Vertically polarised gain [dBi]
chassis' length [mm]
0 -1 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 -2 -3 -4
内置手机天线设计选型分析
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。
内置天线结构种类
• 金属线印刷在PCB平面，装载于PCB边缘。一般 净空区的长是天线长的1.6倍，宽约是天线 宽的1.6倍，净空区越大越好。
以上实际RF效果均不够理想。优点在于可以有效 利用手机空间及主板边角进行设计，对单频稍加 修改可快速设计通用的内置天线手机。
手机天线选型规则
谢谢大家！
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
Feed Strip PCB
天线低频部分 塑胶支架 38X6X4
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）：m7m020 ×7～8mm 满DC足S以/P上CS需则求0～则1GdSBMi。频段一般可m能m2达－1～0dBi， • 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。
天线馈点和接地的摆放 （红色为馈点，蓝色为接地）
PIFA的局限
• PIFA脱胎于带短路微带天线，有带宽窄的先天缺 点。
双频手机天线设计
2023年 / 第9期 物联网技术410 引 言4G 网络创造了繁荣的网络经济，由于通信业务的多元化和复杂化，人们追求网络事物多样性的需求也日益增长，第五代移动通信系统（5G ）应运而生，它能够实现人与人、人与物、物与物之间的互联互通，VR 、自动驾驶、远程手术等具有巨大前景的技术也在5G 时代诞生并发展着。
5G 具有超大的带宽、巨大的传输速率，5G 时代的到来也促进着MIMO 技术的发展，但是其代价是增加了收发方的天线复杂度，使得天线设计必须考虑各个天线的互相影响，这对天线工程师来说是个巨大的挑战。
近年来，5G 技术越来越受到学术界和行业领域的关 注。
作为5G 无线通信的关键技术，大规模的MIMO 可以极大地提高信道容量。
因此，如何将越来越多的元件放置在有限的空间中是天线设计者面临的一个难题。
当各个天线单元之间的距离较小时，天线之间的耦合度会很大，对天线性能影响十分严重。
因此，如何提高各个天线间的耦合度成为MIMO 天线设计的重难点。
为了解决这一问题，通常采取以下3种方法：（1）将天线进行弯折，改变电流的路径，降低天线的谐振频率，这种方法也存在一定缺陷，改变电流的流向会导致方向图产生变异。
（2）提高板载天线介质板的介电常数能够增加隔离度，但是对于手机天线设计来说，一般使用FR4介质板，由于使用场景的限制，这种方法的可行性不是很高。
（3）利用耦合馈电使天线增加分布式电容，使天线激励起比较低的辐射模式，但是这种方法的困难点是馈电位置的选择。
1976年，Andersen 等人[1]从阻抗的方向出发，研究了天线耦合的问题，并将单极子天线作为例证。
Kokkinos 团队实现了利用地板缝隙对port PIFA 天线的去耦[2]。
Ban 等人[3]结合3.5 GHz 天线特点，利用中和线实现二单元4G MIMO 天线的去耦设计，其中的混合天线由GSM850/900/180/1800/1900/UMTS2100/LTE2300/2500和8个 工作于3 400～3 600 MHz 频段上的元件组成。
手机制作手机天线设计的完整流程
[转] 一款完整手机的流程编辑 | 删除 | 权限设置 | 更多▼设置置顶推荐日志转到私密日志转载自lee转载于2010年02月02日 11:41 阅读(4) 评论(0) 分类：个人日记权限: 公开一，主板方案的确定在手机设计公司，通常分为市场部（以下简称MKT），外形设计部（以下简称ID），结构设计部（以下简称MD）。
一个手机项目的是从客户指定的一块主板开始的，客户根据市场的需求选择合适的主板，从方案公司哪里拿到主板的3D图，再找设计公司设计某种风格的外形和结构。
也有客户直接找到设计公司要求设计全新设计主板的，这就需要手机结构工程师与方案公司合作根据客户的要求做新主板的堆叠，然后再做后续工作，这里不做主要介绍。
当设计公司的MKT和客户签下协议，拿到客户给的主板的3D图，项目正式启动，MD的工作就开始了。
二，设计指引的制作拿到主板的3D图，ID并不能直接调用，还要MD把主板的3D图转成六视图，并且计算出整机的基本尺寸，这是MD的基本功,我把它作为了公司招人面试的考题,有没有独立做过手机一考就知道了,如果答得不对即使简历说得再经验丰富也没用,其实答案很简单,以带触摸屏的手机为例,例如主板长度99,整机的长度尺37.6,整机的宽度尺寸就是在主板的两侧各加上2.5,整机宽度可做到37.6+2.5+2.5=42.6,例如主板厚度13.3,整机的厚度尺寸就是在主板的上面加上1.2(包含0.9的上壳厚度和0.3的泡棉厚度),在主板的下面加上1.1(包含1.0的电池盖厚度和0.1的电池装配间隙),整机厚度可做到13.3+1.2+1.1=15.6,答案并不唯寸就是在主板的两端各加上2.5,整机长度可做到99+2.5+2.5=104,例如主板宽度一,只要能说明计算的方法就行还要特别指出ID设计外形时需要注意的问题，这才是一份完整的设计指引。
三，手机外形的确定ID拿到设计指引，先会画草图进行构思，接下来集中评选方案，确定下两三款草图，既要满足客户要求的创意，这两三款草图之间又要在风格上有所差异，然后上机进行细化，绘制完整的整机效果图，期间MD要尽可能为ID提供技术上的支持，如工艺上能否实现，结构上可否再做薄一点，ID完成的整机效果图经客户调整和筛选，最终确定的方案就可以开始转给MD做结构建模了。
手机天线设计汇总(飞图科技)
效率与增益
效率与增益
手机天线的效率与增益决定了信号的传输距离和穿透能力。高效率与增益能够 提高信号的传输距离和穿透能力，使手机在复杂环境下仍能保持稳定的通信性 能。
优化技术
为了提高手机天线的效率与增益，需要采用先进的优化技术，如仿真技术、电 磁场优化算法等，对天线的设计进行精细调整和优化。
抗干扰能力
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感谢您的观看
抗干扰技术
手机天线需要具备抗干扰能力，以应对复杂电磁环境中的各种干扰源，如其他无 线通信设备、电磁噪声等。
兼容性
手机天线应具备良好的兼容性，与其他无线通信设备共存时不会产生相互干扰， 以保证通信的稳定性和可靠性。
03
手机天线的设计流程
需求分析
01
02
03
需求调研
深入了解客户对手机天线 性能的需求，包括天线增 益、效率、带宽等关键指 标。
方案优化
根据评审意见，对初步方 案进行优化，完善手机天 线的设计方案。
天线仿真与优化
建立模型
根据设计方案，使用电磁仿真软件建立手机天线的模 型。
仿真分析
对建立的模型进行仿真分析，评估天线性能是否满足 设计目标。
优化调整
根据仿真结果，对天线模型进行优化调整，提高天线 性能。
样品制作与测试
样品制作
根据优化后的天线模型， 制作手机天线的样品。
测试准备
搭建测试环境，准备测 试设备，确保测试结果
的准确性和可靠性。
性能测试
对手机天线样品进行性 能测试，包括天线增益、 效率、带宽等关键指标
的测试。
测试结果分析
根据测试结果，对手机 天线的性能进行分析和 评估，确认是否满足设
金属框手机天线设计总结
金属框手机天线有助于扩大手机的信 号覆盖范围。在某些特定情况下，例 如在地下室或电梯内，金属框手机天 线的性能优势更加明显，可以保证稳 定的通信。
抗干扰能力
外部干扰
金属框手机天线具有较强的抗外部干扰能力。在存在大量电磁波的环境中，如 机场、火车站等，金属框手机天线能够减少信号中断和通话质量下降的情况。
选择合适的方案
根据设计目标和市场需求，选择 合适的设计方案，如采用何种结 构、材料、工艺等。
仿真与优化
建立模型
根据设计方案，建立金属框手机天线的电磁仿真模型。
仿真分析
通过仿真分析，了解天线的性能参数，如增益、效率、 方向性等。
优化设计
根据仿真分析结果，对设计方案进行优化，以提高天 线的性能。
实际制作与测试
问题三：设计复杂度与成本
01
总结词
金属框手机天线设计过程较为复杂，且成本较高。
02 03
详细描述
金属框手机天线设计需要考虑多种因素，如天线的尺寸、形状、材料、 位置等，设计过程较为复杂。同时，由于金属框的制造成本较高，也增 加了整个手机的生产成本。
解决方案
可以采用模块化设计、标准化生产等方法来简化设计过程并降低成本。 同时，也可以考虑使用替代材料或优化制造工艺来降低制造成本。
兼容性问题
不同地区和运营商的信号频段可能 存在差异，金属框手机天线可能需 要针对不同地区和运营商进行定制 和优化。
02
金属框手机天线设计过 程
设计方案的确定
确定设计目标
明确金属框手机天线的设计目标， 如提高信号接收能力、减小尺寸、 降低成本等。
调研市场需求
了解市场需求和竞争态势，以便 更好地满足用户需求和提高产品 竞争力。
适用于470-510 mhz频段通信的内置高增益天线的制作方法
适用于470-510 mhz频段通信的内置高增益天线的制作方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：在当今的通信领域中，无线通信技术已经得到了广泛的应用，而对于频段在470-510 MHz的通信系统而言，内置高增益天线的设计和制作显得尤为重要。
高增益天线可以提升通信信号的强度和稳定性，从而改善通信质量和覆盖范围。
本文将介绍一种适用于470-510 MHz 频段通信的内置高增益天线的制作方法。
我们需要了解470-510 MHz频段的特点。
这个频段通常被用于无线电通信系统，如无线电广播、航空通信、军事通信等。
在设计天线时，我们需要考虑频段所处的环境和应用场景，以确保天线的性能和稳定性。
接下来，我们将介绍制作内置高增益天线的具体步骤：1. 材料准备：我们需要准备一根长度合适的铜线作为天线的主体。
铜线的直径和长度将影响天线的频率和增益特性。
还需要准备一块PCB板作为天线的支撑结构。
2. 天线设计：根据470-510 MHz的频段特点，我们可以选择合适的天线类型进行设计，如单极天线、双极天线、贴片天线等。
在设计天线的过程中，需要考虑天线的尺寸、形状和布局，以确保天线能够有效地辐射和接收信号。
3. 天线制作：根据设计方案，在PCB板上绘制天线的布局图和尺寸标注。
然后，将铜线焊接到PCB板上，形成天线的主体结构。
在焊接过程中，需要确保铜线与PCB板的连接牢固，以防止天线松动或断裂。
4. 天线调整：制作完成后，需要进行天线的调试和测试。
通过专业的测试仪器和设备，可以测量天线的频率响应、驻波比、增益等参数。
根据测试结果，可以对天线进行调整和优化，以提高其性能和稳定性。
5. 安装部署：将制作好的高增益天线安装在通信设备中，并放置在合适的位置。
在安装和部署过程中，需要注意避免天线与其他金属结构或干扰源的干扰，以确保通信信号的质量和稳定性。
制作适用于470-510 MHz频段通信的内置高增益天线是一项复杂而细致的工作，需要综合考虑天线设计、制作和调试等多个环节。
手机内置天线设计方案原理
手机内置天线设计原理在手机制造商中，为什么大家公认NOKIA的手机信号好呢？为什么大家都认为MOTO的手机信号好且性能稳定呢？主要原因是NOKIA和MOTO等大公司在天线与RF方面的设计流程的理念与国内厂商不一样。
像MOTO公司所要主张的那样，手机设计首先要保证信号好，即RF性能好；其次要保证音频性能好，话都听不清打什么电话呢？所以，在他们的初期方案中就包含了与天线相关的基于外观、主板、结构等的总体环境设计。
由于外观、主板、结构、天线是作为一个整体，提供给天线的预留空间及内部的RF环境十分合理，所以天线性能优越也在情理之中。
反观国内的手机设计，负责工程管理和主持工程设计的人员对天线的认识不足，同时受结构方案和外形至上的制约，到最后来“配”天线，对天线的调试匹配占了整个天线设计流程的大部份时间，这与包含天线的整体方案设计有本质的区别，往往就导致留给天线的面积和体积不足，或在天线下面安置喇叭、摄像头、马达、FPC排线等元件，造成天线性能下降。
实际上，如果在方案预研和总体设计阶段，让RF与天线方面的技术人员有效参与进来，进行有效的RF和天线设计沟通和评估，ID、结构、RF设计兼顾天线和整体性能，那么设计出优质的手机产品有什么难的呢？一、内置天线对于手机整体设计的通用要求主板a. 布线在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理，做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。
同时RF地要合理设计，RF信号走线的参考地平面要找对（六层板目前的大部份以第三层做完整的地参考面），并保证RF信号走线时信号回流路径最短，并且RF 信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它（主要是方便PCB布线的微带线阻抗的计算和仿真）。
PCB板和地的边缘要打“地墙”。
从RF模块引出的天线馈源微带线，为防止走线阻抗难以控制，减少损耗，不要布在PCB的中间层，设计在TOP面为宜，其参考层应该是完整地参考面。
并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计，以防短路和旁路耦合。
手机天线设计汇总
05 手机天线设计挑战及解决 方案
多频段兼容问题探讨
频段覆盖需求
手机天线需覆盖多个频段，包括 2G、3G、4G和5G等，设计具有
重要性
天线性能的好坏直接影响到手机的通 信质量，包括通话效果、数据传输速 率等。因此，手机天线设计对于手机 整体性能至关重要。
手机天线类型及特点
内置天线
外置天线
内置于手机内部，不占用外部空间，外观 整洁。但可能受到手机内部其他元件的干 扰，影响信号接收和发送。
安装于手机外部，信号接收和发送效果较 好。但占用外部空间，易受到损坏。
智能化、自动化生产趋势
1 2
智能化天线设计
利用人工智能和机器学习等技术，实现天线设计 的智能化和自动化，提高设计效率和准确性。
自动化生产线
自动化生产线可降低生产成本和提高生产效率， 同时保证天线产品的一致性和稳定性。
3
智能检测与调试
智能检测和调试技术可实现对手机天线性能的实 时监测和调整，提高天线产品的质量和可靠性。
挑战性。
宽带天线技术
采用宽带天线技术，如单极子、偶 极子和倒F天线等，实现多频段覆 盖。
可调谐天线技术
利用可调谐元件，如变容二极管或 MEMS开关，实现天线频段的动态 调整。
小型化、集成化趋势应对策略
空间限制
手机内部空间有限，天线设计需满足 小型化、集成化要求。
天线与芯片集成
多天线技术
采用多天线技术，如MIMO和波束赋 形等，提高系统容量和信号质量，同 时满足小型化要求。
一种紧凑型多频段手机内置环形天线的设计
一种紧凑型多频段手机内置环形天线的设计代传堤;吴多龙;吴艳杰;黎宇彪;林青【摘要】The design of a compact internal multiband folded loop antenna for GSM850/900/GPS/DCS1800/PCS1900/UMTS2100 multiple mobile operation has been proposed.The whole antenna struc-ture consists of a single folded meander loop track and a T-shape back-coupling element, whereas the loop pattern is activated through the electromagnetic coupling mechanism by the T-shape element which is connected to the microstrip feeding line.The size of the total structure is 114 mm ×61.6 mm ×6 mm, meanwhile the area left for the loop track is only 61.6 mm ×15 mm ×6 mm.The compact structure makes the design very suitable for the mobile phone requirements for slim space.The design and optimi-zing of the performance of the proposed antenna were performed by using the simulator software HFSS. An actual model has been prototyped for testing.Measured and electromagnetic simulated results are in good agreement, thus indicating that the proposed antenna can meet the actual demands.%设计了一种应用于GSM850／900／GPS／DCS1800／PCS1900／UMTS2100多频段移动通信制式的紧凑型手机内置环形天线．整个天线结构包括一个弯折线形的折叠环形辐射体和T型背面耦合单元，其中环形辐射体由连接至微带馈线的T型单元通过电磁耦合机制激励．整个结构尺寸为114 mm ×61．6 mm ×6 mm，其中环形辐射体仅占空间61．6 mm ×15 mm ×6 mm，结构紧凑，适合满足移动手机狭小的空间要求．使用HFSS仿真软件设计和优化天线，并构建一个实际的测试模型．测量结果和仿真结果吻合良好，表明此天线能够满足实际需求．【期刊名称】《广东工业大学学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P100-103)【关键词】手机天线;折叠环形天线;多频段天线;阻抗带宽【作者】代传堤;吴多龙;吴艳杰;黎宇彪;林青【作者单位】广东工业大学物理与光电工程学院，广东广州510006;广东工业大学物理与光电工程学院，广东广州510006;广东工业大学物理与光电工程学院，广东广州510006;广东工业大学物理与光电工程学院，广东广州510006;广州思泰信息技术有限公司，广东广州510663【正文语种】中文【中图分类】TN828.61 问题的提出随着无线通信技术的飞速发展，特别是近几年来智能手机的日新月异，手机越来越趋向小型化、多功能、高性能发展，在小体积的手机中集成更多的无线服务的需求不断增大，这对手机天线的设计提出了更高的要求.为满足实际需要，多频段多功能的手机天线越来越多地被研究与应用.宽频段、多带宽、结构紧凑是手机内置多频段天线设计的重要因素，如mon-opole［1-3］、PIFA［4-7］和许多其他类型的天线设计［8-15］.近来，许多文献提到环形天线由于自身独特的多模特征，可为多频段手机天线的应用提供可行的解决方案.环形天线可以看作是工作在0.5λ和1.5 λ两个非平衡模式下的折叠型单极子天线(folded monopole)［5］，也可以看作是工作在1λ平衡模式下的折叠型偶极子天线(folded dipole)［8-10］，因此单个环形天线就可以产生多达3个谐振模式，从而适合于移动手机多通信制式的频段需求.但由于环天线具有高谐振阻抗的特征［11］，在手机狭小的空间内配置环形天线良好的阻抗匹配对天线工程师来说是项挑战，各种调谐技术也被相继研究和应用.文献［8，13］提到通过增加调谐贴片能够改善天线谐振阻抗，文献［11-12］则采用了可重构技术，利用在电流密集处增加匹配桥或P-I-N二极管来控制电流流向，从而控制环形天线的谐振特性.文献［14-15］则采用辐射体耦合馈电方式，利用馈电单极子天线(feeding monopole)通过电磁耦合激励辐射环形天线.本文提出了一种紧凑型手机内置环形天线系统，由环形辐射体和T形耦合单元组成.其中环形辐射体采用弯折线折叠型结构，通过PCB板下平面的T形单元进行电磁耦合馈电，从而克服了环形天线自身高阻抗的缺点，充分利用其多模多谐振的优点.以VSWR=3∶1计算，所制天线系统能够产生777～1 620 MHz和1 390～2 155 MHz两个频段的谐振带宽，从而能够覆盖GSM-850/GSM900/GPS/DCS1800/PCS1900/UMTS2100通信制式(Low Band:824-960 MHz，High Band:1575-2170 MHz).设计中的环形天线辐射体仅占61.6×15×6 mm3的空间，结构紧凑，高度较低，非常容易满足移动终端狭小的空间限制.实验中对天线进行了软件仿真、样品构造和测试，其仿真结果和测试结果吻合良好，证明此天线能够满足实际需求.2 天线设计图1给出了所述天线的结构示意图.其中图1(a)为系统的三维视图，整个天线系统由PCB板、上层地面、介质衬底和天线金属部分组成.其中PCB板采用厚度为1mm的FR-4介质基板，其相对介电常数为4.4，损耗正切为0.02，并设定其长宽为114 mm×61.6 mm.介质衬底则由介电常数为1.07，体积尺寸为15 mm×61.6 mm×6 mm的泡沫构成.天线的金属部分由折叠环形带(folded loop strip)和电容耦合馈线(capacitivly coupling feeding line)组成，其中环形带由一单连续的弯折形环形单元组成，采用左右对称、等线宽等间隔的分布方式，并沿图1(b)所示的弯折线(bending line)折叠成3个区域，以增加其电长度的同时减少其所占的空间，最后通过短路点1和短路点2连接到PCB板的上层地面.为了增加与下层馈线间的耦合程度，环形带在①区域增加了3 mm宽度的调谐片(tuning pad).通过仿真验证，调节调谐片的长度可以达到调节天线阻抗匹配的效果.耦合馈线则由两个线宽相等的T型耦合单元组成，并连接至线宽为1.9 mm，阻抗为50 Ω的微带馈线，如图1(c)所示.图1 天线的几何形状(单位:mm)Fig.1 Geometry of the proposedantenna:(a)3D view，(b)Plan view of the loop radiating track，and(c)Bottom view3 结果与分析图2为采用耦合馈电(Coupling feeding)与在环形天线短路点1处采用同轴线直接馈电(Direct feeding)所得到的反射系数曲线.图2 不同馈电机制仿真的反射系数Fig.2 Simulated results of the reflection coefficient with different feeding mechanisms由图2可知，采用耦合馈电方式，能够使得环形天线在低频段处产生的两个谐振合为一个谐振，并扩大－6 dB的谐振带宽，同时降低高频段的谐振频率，使其能够覆盖GPS通信制式.为实验测试需要，实验中构建了天线的实际测试模型，如图3所示.其中图3(b)中PCB顶端的两个白色过孔为印刷电路板安装孔，经仿真验证，其对天线反射系数的影响基本可以略去.馈电末端连接至50 Ω阻抗的SMA测试线，并使用Agilent E5515C型射频矢量网络分析仪进行测试，测试结果如图4所示.由图4可知，天线在低频段产生一个谐振，在高频段产生两个谐振，以反射系数return coefficient=－6 dB(VSWR=3∶1)计算，谐振低频带宽为777～1 620 MHz，高频带宽为1 390～2 155 MHz，基本能够满足Low GSM850/GSM900 Band(LB:824～960 MHz)和High GPS/DCS1800/PCS1900/UMTS2100Band(HB:1 575～2 170 MHz)的频段要求.图5所示为仿真所得的环形天线分别在3个谐振频点0.911 GHz，1.655 GHz和2.107 GHz，在X-Z和Y-Z截面上的增益方向图(Gain(dB)).图3 天线的实际测试模型与测试线连接图Fig.3 Manufactured antenna prototypes and testing line:(a)Top View，and(b)Bottom view图4 天线模型的仿真和实测反射系数曲线Fig.4 Measured and simulated reflection coefficient for the proposed antenna prototypes图5 仿真所得天线在不同频点上的辐射增益方向图Fig.5 Simulated radiation patterns at(a)0.911 GHz，(b)1.655 GHz，and(c)2.107 GHz for the proposed antenna4 结论设计了一种手机内置多谐振多频段环形天线，通过采用PCB背面的馈线进行耦合馈电方式，克服了环形天线高阻抗的缺点，实现了天线的宽频特性.天线结构简单，设计紧凑，具有易共形、易美化和制作方便的优点.通过加工制作实物测试，证实了该环形天线可满足824～960MHz和1575～2170 MHz的频段带宽要求，适用于当前采用GSM850/900/GPS/GSM1800/GSM1900/UMTS2100制式的移动终端.参考文献:［1］Wong Kin-Lu，Chen Shu-Chuan.Printed single-strip monopole using a chip inductor for penta-band WWAN operation in the mobile phone ［J］.IEEE Transactions on Antennas and Propagation，2010，58(3):1011-1014.［2］Chu Fang-Hsien，Wong Kin-Lu.Simple folded monopole slot antenna for penta-band clamshell mobile phone 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手机内置天线设计通用规则
手机内置天线设计的通用规则1.通用设计要求手机天线性能与外形大小有密切关系。
通常会使用以物理长度的频率波长制定的规格化电气性长度，一般是将电气性长度为低于1/2波长以下的天线定义为小型天线(以下简称为小型天线)。
小型天线，它的缺点是低效率、窄频宽，为了确保天线的性能，因此天线小型化有一定的极限。
所幸的是天线使用的元件大多是可以创造空间的导体，若与波长比较的话，只要导体具备一定大小，基本上就可以当作小天线使用。
目前手机使用频率大多介于800MHz～2GHz之间，波长相当于150～350mm左右，因此100～200mm的终端尺寸对小型天线非常有利，也就是说只要巧妙应用移动终端的机壳，就可以获得小型、高性能的天线功能。
2.天线选型原则从手机整个性能的角度来考虑，天线设计在尽可能早的参与到设计过程中，因为这可确保所有的电气元件都放在可能的最佳位置上，以最大限度地优化设备的性能。
这意味着设备制造商必须重新估计设备中天线的作用，并在考虑了其它关键元件和成本的前提下明确地得出一个最优的尺寸与性能之比。
手机天线选型规则:有效面积mm2 距主板mm 天线投影下方 天线馈源 天线体积 电性能 SAR皮法 600 7 有地 2 大 很好 低单极 350 4 无地 1 小 好 稍高折叠机 滑盖机 旋盖机 直板机 超薄折叠机 超薄直板机皮法 适用 适用 适用 适用 不适用 不适用单极 不适用 不适用 不适用 适用 适用定制 适用以前天线作为一个电结构元件，长期以来一直是在开发过程硬塞进去的一个元件。
不过，为了避免被看作是“事后诸葛亮”，今天天线正逐步呈现出在设计过程中的中心作用。
随着体积尺寸继续变得越来越小，以及越来越多的连接标准需要在同一个设备中实现，天线制造商承担的在一个引人注目的设备上满足这些挑战的压力将是非常巨大的。
3. 对结构设计的要求3.1 使用尽可能大的空间：对天线性能来说，尺寸越大越好。
GSM(900/1800/1900)三频天线推荐的尺寸是20×40×8mm（PIFA，PCB单侧），或14×40×4mm（Monopole，PCB 双侧）。
超宽频手机内置天线的设计与实现
超宽频手机内置天线的设计与实现徐锋刘学观(苏州大学电子信息学院，苏州江苏215021)∥{磊‘姜j母4簧…G‘堑超宽频毒轨雨置吏巍，。
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M g叫00‘；：喙矿[摘要]双‘型超宽频手机内置天线，是一款体积，j：(长宽，高4删，覆盖频段迭到，，。
碍f，D C Sl700。
Pcs l90()至w cD M A2100的新型手机内置天线。
该天线用cs TM i crow w cs t l l击。
软件对其进行仿真及优化，仿真和测试结果i j．都表明该天线性能良好，具有较高的市场应用价值。
f，I关键词l手机内置天线；超宽频；G型天线近年来随着无线通诩产品技术上的进步，个人化的无线通谰产品可说是相当的普及，为了达到美观的目的，使得手机的小型化成为移动终端设计的必由选择，而其中天线的设计必然需要顺应该形势，所以缩小天线整体面积或是体积是未来必然的趋势，为了有良好的收发{瑕号品质，手机天线多半采用全方向性辐射场型的线性极化天线，如单极天线(m onopol e)，平面倒F型天线(P I F A)等，上述天线特点都具有_i匠f以全方向性的辐射场型，并具有结构简单，易与基板整合，制作成本低廉等特点，上述天线的缺点是带宽窄，目前市面上的手机多频段单极天线或PI FA天线多为带宽不能满足溺懦要而烦恼，本文介绍的手机天线采用新型高介电常数材料作为天线支架，达到天线体积的缩小的目的，并且设计出新颖的双G型天线模型使天线可以覆盖的通讯频段达到C D M A800．G S M900，D C Sl700，P C Sl900至W CD M A2100，天线没计过程中使用的软件为C ST M i cr ow aveSt udi o．1天线设计及结构尺寸图1为本文所提出的天线3D展开后平面几何结构图，天线长38m m，宽35r a m，高4m m o∞疑■■艟墨2平辊囊曩机舸田．图2为手机基板(PC B)顶部的结构图，所采用的印刷平面基板长度为100m m和宽度为40m m的FR4玻纤板，介电常数E r为4．9，厚度为05m m，去地的面积为6x40m m2；50欧姆馈线宽度为197m m，天线支架的长度为40m m，宽度为35m m，高为4m m，天线支架用的是介电常数E r为7的特殊树脂材料，损耗正切Los s t a ngent<0．001，这种材料很适合作为天线的支架，材料来自日本东京的研发机构，田3为双G天线在C ST软件仿真中的模型图2天线设计及软件仿真优化在C ST中经过多次仿真得知：1)改变S1和S2这两个参都会使低频部分的谐振发生改变(见图4和图5)，且变化规律为：当缝隙S1增大时，低频部分的两仆皆振耦合的越好，但是低频带宽逐渐减小；当缝隙S2增大时，低频的带宽相对增大，可以与S1的调节进行匹配262药两覃刃而从而得到满足要求的低频，2)改变G s对低频部分的影响很大，通过软件仿真可以看出G s增大可以优化低频的驻波。
适用于470-510 mhz频段通信的内置高增益天线的制作方法
适用于470-510 mhz频段通信的内置高增益天线的制作方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：在当今的无线通信领域，频段选择是至关重要的。
在470-510MHz频段范围内，天线的选择对于通信质量有着至关重要的作用。
本文将介绍一种适用于470-510MHz频段通信的内置高增益天线的制作方法，以帮助读者更好地了解和应用该技术。
第一步：材料准备制作内置高增益天线需要准备以下材料：1. PCB板：选择适合的尺寸和厚度的PCB板，一般选择FR4材质；2. 天线元件：选择适合470-510MHz频段的天线元件，一般为印刷电路板(PCB)天线；3. 焊锡丝和焊锡膏：用于焊接天线元件和PCB板之间的连接；4. 天线调整工具：用于调整天线元件的位置和角度，以获得最佳的天线性能；5. 天线测试仪器：用于测试天线的性能和指标。
第二步：设计天线结构在制作内置高增益天线之前，需要进行天线结构的设计。
根据470-510MHz频段的特点，选择合适的天线元件，并设计出符合要求的天线结构。
天线结构主要包括天线元件的布局、长度、角度等参数设置。
第三步：制作PCB板根据设计好的天线结构，将其转化为PCB板上的天线布局。
利用软件进行PCB设计，将天线元件的布局转移到PCB板上，并根据实际需要调整天线元件的位置和角度。
然后进行PCB板的制作，包括切割、钻孔、印刷等工艺。
第四步：焊接天线元件将天线元件焊接到PCB板上，注意保持天线元件与PCB板之间的良好接触。
使用焊锡丝和焊锡膏进行焊接，确保焊接牢固且导通正常。
调整天线元件的位置和角度，以获得最佳的天线性能。
第五步：测试和调整将制作好的内置高增益天线连接到天线测试仪器上，进行性能测试。
测试参数包括增益、辐射方向图、阻抗匹配等指标。
根据测试结果进行调整，优化天线性能，达到设计要求。
总结：通过以上步骤，就可以制作一款适用于470-510MHz频段通信的内置高增益天线。
在制作过程中，需要注意天线结构设计的合理性、PCB板的制作质量、天线元件的焊接质量以及性能测试的准确性。