手机内置式天线
手机内置天线分类
手机内置天线分类1. PIFA皮法天线a.天线结构辐射体面积550～600mm2，与PCB主板TOP面的距离（高度）6～7mm。
天线与主板有两个馈电点，一个是天线模块输出，另一个是RF地。
天线的位置在手机顶部。
PIFA皮法天线如按要求设计环境结构，电性能相当优越，包括SAR指标，是内置天线首选方案。
适用于有一定厚度手机产品，折叠、滑盖、旋盖、直板机。
b.主板天线投影区域内有完整的铺地，同时不要天线侧安排元器件，特别是马达、SPEAKER、RECEIVER、FPC排线、LDO等较大金属结构的元件和低频驱动器件。
它们对天线的电性性能有很大的负面影响.c.天线的馈源位置和间距一般建议设计在左上方或右上方；间距在4～5mm 之间。
2. PIFA天线的几种结构方式a.支架式天线由塑胶支架和金属片（辐射体）组成。
金属片与塑胶支架采用热熔方式固定。
塑胶常用ABS或PC材料，金属常用铍铜、磷铜、不锈钢片。
也可用FPC，但主板上要加两个PIN，这两项的成本稍高。
b.贴附式直接将金属片（辐射体）贴附在手机背壳上。
固定方式一般用热熔结构。
也有用背胶方式的，由于结构不很稳定，很少采用。
FPC也如此。
3. MONOPOLE（MLK）单极天线a.天线结构辐射体面积300～350mm2，与PCB主板TOP面的距离（高度）3～4mm，天线辐射体与PCB的相对距离应大于2mm以上。
天线与主板只有一个馈电点，是模块输出。
天线的位置在手机顶部或底部。
MONOPOLE单极天线如按要求设计环境结构，电性能可达到较高的水平。
缺点是SAR稍高。
不适用折叠、滑盖机，在直板机和超薄直板机上有优势。
b.主板天线投影区域不能有铺地，或无PCB，同时也不要安排马达、SPEAKER、RECEIVER等较大金属结构的元件。
由于单极天线的电性能对金属特别敏感，甚至无法实现。
c.天线的馈源位置馈电点的位置与PIFA方式有区别。
一般建议设计在天线的四个角上。
4. MONOPOLE单极天线的几种结构方式a.与PIFA天线相同，有支架式、贴附式。
利用内置天线实现手机FM收发器概要
利用内置天线实现手机FM收发器FM这种方法与传统的无源解决方案相比具有几点优势。
其中一个是有效消除了对天线阻抗为50欧的要求。
这是非常重要的调频频率，此处可以达到大约1米的辐射阻抗。
而固有的辐射放大器阻抗前置放大器的增益抑制了FM接收器大约6dB的噪声。
这相当于采用具有6dB高增益的无源天线。
由于限制了标准接收器自动增益这种有源天线确有弊端，但可以应付。
具体来说，就是设计与特性更为复杂，并且前置放大器耗费功率与PCB面积。
此外，有源器件必须受到保护来避免ESD，而且不会使灵敏度下降。
最重要的是，必须在没有有源天线的特性有益于有源天线的主要指标是由总输出噪声温度G/T(简称为G比T)归一化的总增益(天线+放大器)。
目前，如果提高放大器增益，输出噪声将增加,在G/T方面没有任何改善。
例如，G/T无损，完全匹配短偶极子或环路天线在室内温度下为-22.8 dB/K(具有1.8dBi的方向性，1.8dBi- 10log(290K))。
此处提出的G/T退化与完全匹配无损短偶极子天线有关的概念是与噪声指数(NF)的概念类似，因为在两个不同的节点对SNR进行了比较，但是在290 K噪声温度下在输入(如定义为NF的度量)并未要求匹配的源。
通常，由于大部分电学小型天线具有1.8dBi的方向性，增益G被认为是在各个角度上的“平均增益”，其与标准天线效率一致(所以，最大是0dB或100%)。
在本文整篇文章中，增益是与效率同义的，因此，并未包含方向性。
例如，G/T下降10dB，系统性能等价于无源天线-10dB效率(如果所有天线都被连接到无噪声接收器)。
除天线特性外，实际应用中G/T的退化值是受两个外部因素影响的：会增加输出噪声的周围噪声温度Ta，以及会增加天线输出噪声Tout(并因此减小G/T)的接收器噪声指数NFre。
已经表明由于人造RF噪声，Ta的值在FM频率下远高于室温T0(例如290 K 或-174 dBm/Hz)。
手机内置天线面临的挑战问题分析
手机内置天线面临的挑战问题分析用户都希望手机使用的是内置天线。
但是，这并不像想象的那么简单。
对于每一位手机用户而言，在通话的时候，突然中断总是令人生气，而且，如果接收效果不好，用户会感到不快。
对于手机的射频性能来讲，天线的性能极为重要。
网络运营商经常测量手机的发射和接收性能。
如果性能达不到标准，这样的手机根本就卖不出去，因为，他们在网上的表现太差。
性能差的天线还会影响功耗，缩短电池的使用寿命。
效率较低的天线在基站上所产生的功率较低，闭环功率控制系统需要对它进行补偿。
基站就会要求手机发射更大的功率。
这就是说，在通话时，天线会影响手机的功耗。
手机的款式，用起来是否舒适和安全，也是很重要的。
如果有得选择的话，用户会选择集成了内置天线的手机，因为，把这样的手机放在口袋里，会比使用外置天线的手机更舒适，而且，机壳的款式也可以设计得更吸引人。
从机械方面讲，内置天线更结实、更可靠。
然而，手机的一些新功能，比如，照相功能，会使手机在电气方面变得更加复杂，而且，在加入新功能之后，留给天线的空间就更少。
所有手机设计师将要面对的难题是：如何迎合消费者的需要，把内置天线纳入时尚的手机中。
有一个重要的问题，手机设计师必须首先问一问自己：能不能把性能合格的内置天线纳入自己设计的手机中去？在大多数情况下，只要有合适的地方放天线的话，那么，答案是肯定的。
特别需要指出的是，一定要给天线腾出合理的空间，手机设计师一定要愿意与天线设计师合作，解决所有可能出现的问题。
由于天线是在手机的里面，往往就会出现天线与其它器件之间相互干扰和交叉耦合的问题。
在手机中使用内置天线所遇到的困难比使用外置天线要多得多。
但是，如果方法正确，那么，在手机中使用内置天线，做起来既快效率又高。
对手机设计师而言，把内置天线用到手机上，需要解决三个主要的问题：第一、天线所要放置的位置；第二、天线可以使用的空间；第三、如何安排在手机内的其它元器件，避免带来问题。
用户都希望手机使用的是内置天线。
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）
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
************************************************************************
手机内置平面单极天线的多频与宽带技术研究
关键词 ： 手机 内置平 面单极 天线 ，多频化 ，宽频带 ，四频平面单极天线
Ｄ ｉ ０３ ６ １． ｓ ．６ ３ ５ ３ ．０ ２０ ．０ ｏ： ．９ ９ ｊｓ ｎ１ ７ — １ ７２ １ ．２０ ４ １ ｉ
Ｓｔ ｙ ｏ ｕｌ ｉ ｂ ｄ ａ ｏ ｄ ｎ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｏ ｈｅ ｈａ ｓ ｔｉ ｅ ｎ ｌｐ ａ ｒｍ ｏ ｐｏ ｅ ａ ｔ ｎ ｓ ｕｄ ｎ Ｍ ｔ － ａｎ ｎｄ ｂｒ ａ ｂａ ｄ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｆｔ ｎｄ ｅ ｎｔ ｒ ａ ｌ ｎａ ｎｏ ｌ ｎ ｅ ｎａ
手段 主要有 ： ＞ 采用单 一辐射 片 ：利 用几种不 同的波模式 ＿ 如 矩 ４ 即（ 形辐 射片的Ｔ 和Ｔ ） 实现 双频或者 多频工作 。 Ｍ 。 Ｍ。 模 来
图１ —１内置平 面单 极天 线基 本结 构
＞多分枝 技术 ・ ，利用多支路的结构产生 两 （ ）条 多
合 ，可 以控制耦合 的效 果以提 高带宽。
ห้องสมุดไป่ตู้
图３ １四频 单极 天线 的 立体 结构 图 —
Ｄｅ ａｎ ＆ Ａｐｏｌ ｔ ｓｉ ｉ ｉ ｃａ ｏｎ
宽频带 。
个谐振分支单元 ，分别为ＡＢ Ｃ谐振单 元 ，由于谐振单 元 和Ａ
长度不 同 ，这样 电流路 径 的长度也 会不 同 ，会 产 生两个 不
同 的 谐 振 频 段 ，如 图 ２ 所 示 。 —１
设 计 与 应 用
值 得一 提 的是 ，寄生辐射 片 的应 用 ，利用耦 合技 术产 生一 个新 的谐振 点 ，靠近 原有 的谐振 点来展宽 带宽 。 ｌ］ 。 １， 。１
费 ，３ Ｇ手机 通信 需要向下兼容２ 手机 通信 ，因此手机 天线 Ｇ 需要做 到宽频和 多频 ，同时覆盖ＧＳ （ ８ — ６ ＭＨｚ）、 Ｍ ８０ ９０
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。
内置天线分类
手机天线主要可以分为PIFA 天线，单极天线，现在随着调试难度的增加，新添了一种IFA 天线。
PIFA 天线PIFA 天线对天线高度和面积有相当的要求一般双频高度要求在5mm 以上，面积满足400平方mm四频天线建议高度在7以上，面积满足500平方 mm虽然PIFA 要求天线空间较大，但是PIFA 天线与别种天线相比有自己有优点1， 天线稳定性好，天线面积高度控制得当，不会因为小的差异导致手机性能变化2，天线抗干扰能力强，天线附近允许存在一定的金属器件，手机外壳允许存在金属装饰（金属环）3， SAR 值测试相对好过（国内水货机测试较少）单极天线单极天线出现于PIFA 天线之后，在手机外壳越来越小的市场前提下应之而出的一个产物 单极天线又称MONOPOLE 天线，对天线自身的空间要求与PIFA 天线相比要求降低很多，主要是要看主板设计时所留净空位置（PCB 边缘至镂空边缘距离或镂空到天线的距离），一般来说双频天线要求天线净空大于4mm ，面积大于260平方mm四频则相对更高，要求天线净空大于6mm,面积大于300平方mm与PIFA 天线相比1， 单极天线更加适应目前日趋小薄得手机ID 设计，较小的空间设计出满足性能要求的手机天线。
2， 单极天线受周边金属器件和金属装饰影响较大，要求天线附近不得存在大金属器件，如SPK,CAMRE,马达，TV 拉杆等，且前壳金属环对天线影响很大。
天线主要所在面（尽可能高）IFA 天线IFA 天线可以看做MONOPOLE 天线的衍生，一般是在一高度和面积很难满足PIFA 天线要求，且天线周边净空不是很好的情况下，根据具体情况调试得出。
与PIFA 天线相比，IFA 天线一般多是作在支架斜面和侧面（PIFA 天线一般做于支架平面） 与单极天线相比，IFA 天线采用双腿（一馈电点，一地点），采用的面积与走法大致相同。
天线主要所在面要求尽可能远离金属。
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
THANKS FOR WATCHING
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
用于手机的内置式双频天线的连接方法[发明专利]
![用于手机的内置式双频天线的连接方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/80302ed110661ed9ac51f303.png)
专利名称：用于手机的内置式双频天线的连接方法专利类型：发明专利
发明人：周杰,张予,何代水
申请号：CN200510024444.X
申请日：20050317
公开号：CN1835280A
公开日：
20060920
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种用于手机的内置式双频天线的连接方法，将天线输入/输出端和短路端从天线本体向下延伸至原高度一半时，折成直角，同时天线本体的支架亦向下延伸形成天线支架延伸体，使天线本体和支架延伸体成为一体紧密附着于天线支架，另外将弹性柱体的高度降为原有高度的一半，焊接在电路板上，并使弹性柱体分别对应与天线输入/输出端和短路端相接触。
本发明可以改善现有连接方式带来的生产、组装不一致性问题，有益于天线固定于手机中，不发生可能的弹性形变带来的性能恶化。
申请人：英华达(上海)电子有限公司
地址：200233 上海市徐汇区桂箐路7号
国籍：CN
代理机构：上海浦一知识产权代理有限公司
代理人：丁纪铁
更多信息请下载全文后查看。
手机天线文档
手机天线1. 简介手机天线是一种用于手机通信的组件，它起到接收和发射无线信号的作用。
手机天线被设计成紧凑和轻便，以适应现代移动通信的需求。
它在手机的设计中起到至关重要的作用，负责将无线信号传输到手机的其他部件，并从手机传输信号到外部环境。
2. 手机天线的类型手机天线的类型多种多样，根据其工作频率和设计形式，可以分为以下几种类型：2.1 内置天线内置天线是市面上大多数手机都采用的一种天线类型。
它被嵌入在手机的内部结构中，并通过连接导线与手机的主板相连。
这种天线具有结构紧凑、成本低廉和易于制造的优点，但其信号接收效果受手机金属外壳和其他电子组件的干扰较大。
2.2 外置天线外置天线是一种将天线置于手机外部的设计。
它可以通过连接线或无线连接的方式与手机相连。
外置天线相对于内置天线来说，信号接收效果更好，但其体积较大且需要额外的连接线或设备支持。
2.3 涂料天线涂料天线是一种创新型的天线设计，将天线材料以涂料的形式喷涂在手机外壳或屏幕上。
这种天线设计能够实现无线信号的传输，并且在外观上不会对手机的整体设计造成明显的改变。
3. 手机天线的工作原理手机天线的工作原理基于电磁感应和辐射原理。
当手机天线接收到无线信号时，它会将信号转换为电信号，并传输到手机的其他部件进行进一步处理。
同样地，当手机需要发送信号时，手机其他部件会将信号转换为无线信号，并由天线发射出去。
4. 手机天线的重要性手机天线在移动通信中起到了至关重要的作用。
它是手机与外部世界进行信息交流的关键。
一款优秀的手机天线能够提供更好的信号接收和发送效果，保证通话质量和数据传输速度。
同时，天线的设计也会对手机的外观和尺寸产生影响，影响用户的购买决策。
5. 手机天线的材料和制造工艺手机天线的材料通常采用金属或导电材料，如铜、铝等。
这些材料具有良好的导电性能和信号传输特性。
制造手机天线的主要工艺包括薄膜沉积、刻蚀、组装等过程。
制造天线还需要注意信号传输损耗和天线性能的测试。
天线宝宝的冷知识
天线宝宝的冷知识天线宝宝是广受欢迎的一款手机信号增强器，但它还有许多冷知识，让我们一起来了解一下吧。
1. 天线宝宝的原理天线宝宝的原理是通过增加手机信号的接收敏感度，来提高信号的接收能力，进而增强信号。
它采用了增强信号接收端的敏感度，从而让手机信号更加稳定、清晰。
2. 天线宝宝的分类天线宝宝主要分为两种类型：一种是天线宝宝内置式，一种是外置式。
内置式的天线宝宝是直接内置在手机中的，而外置式的天线宝宝则需要外接天线，一般选择固定在车载上使用。
3. 天线宝宝的适用范围天线宝宝的适用范围是比较广泛的，不仅在城市中使用效果好，而且在山区、海边、农村等信号较弱的地方也有不错的效果。
4. 天线宝宝的安装位置天线宝宝的安装位置也很重要，一般来说，它应该放置在手机信号最强的位置，如窗户、阳台等。
如果使用的是车载天线宝宝，需要将天线固定在车顶或车尾。
5. 天线宝宝的使用注意事项天线宝宝在使用过程中需要注意一些事项，例如避免过度拉扯天线，避免长时间暴露在阳光下，避免将天线宝宝放置在信号较弱的地方等。
6. 天线宝宝的优缺点天线宝宝的优点是可以提高手机信号的接收能力，让信号更加稳定、清晰；同时它也很方便携带，可以随时随地使用。
缺点是价格较高，而且可能会对手机电池的寿命造成一定的影响。
7. 天线宝宝的购买渠道天线宝宝可以在各大电商平台上购买，也可以到专业的手机配件店购买。
但是需要注意，选择正规、有信誉的商家购买，避免购买到假货。
8. 天线宝宝的维护保养天线宝宝的维护保养也很重要，需要定期清洁天线和连接线，保持干燥，避免受潮、受污染。
如果发现连接线出现断裂、老化等问题，需要及时更换。
以上就是关于天线宝宝的一些冷知识，希望对大家有所帮助。
在使用天线宝宝的过程中，需要注意安装位置、使用方法和维护保养，这样才能让它发挥最好的效果。
在移动电话中的接收和发射FM信号的内置天线
有源天线的特性－G/T损失
有源天线不用增益、效率、返回损失这些普通的参数来描述它的特性。例如，只要增大前置放大器的增益，或者在输出端再串联一级放大器，就可以随意增大它的增益。因此，增益本身是没有意义的。相反，有源天线的主要性能指标是按总输出噪声温度正则化后的总增益（天线和放大器的增益），即G/T损失（G/T degradation）。
图3 人体对增益和信噪比的影响
ActivvTM有源天线的性能
图4说明有源天线ActivvTM的设计思想。发射元件是一匝的半环回路，发射元件的一端在底板的一侧接地，发射元件的另一端接到放大器上。也可以用多匝发射元件，它能够提高发射元件的电阻。不过在多数情况下，它起的作用不够大。回路的电感和放大器输入端（栅极和源极之间）上并联的电容产生谐振，这样做除了提高增益外，还增大了天线的等效阻抗的电阻部分（它也提高了稳定性），从而增强了噪声的匹配。前置放大器是共源极电路，使用现代的微波FET晶体管，减少了噪声。整个放大器在3V时消耗的电流是3mA，它的增益相当大，线性度也相当好。
图4 使用半个回路发射元件的ActivvTM有源天线原理图
这也表明，天线不会因为附近的物体的影响而失去调谐。天线在谐振频率的响应特性减少了GSM发射信号引起的串音，妥善设计发射元件也减少了这个串音。天线的一端是短路的，在另一端并联一个电容器（从而产生谐振），交流信号由于这个电容器而与地短路，因此天线在GSM天线的E场为最大时对地短路，从而确保串音很低。对GSM串音的灵敏度是这样测定的：把一个参照双极天线（824～960MHz和1710～2170MHz）放在电话附近，并把它接到一个大功率CW发射器上。测量信号的恶化情况，在824MHz（信号变差的最严重频率）时大约是+36dBm，远远高于GSM的最大输出功率。图5所示为Nokia 6125中的ActivvTM天线的G/T损失值和增益，是在闭路位置（最坏的情形）时的测量值相对增益而言，G/T是平坦的，这是因为放大器的噪声指数和失配程度的关系是非线性的。于是在设计放大器时可以自由一些，可以在设计上提高有源天线的G/T带宽，而这点是无源天线做不到的。ActivvTM有源天线可用于频率调谐（如果可以得到FM调频接收器的控制信号）。将接收器在频带两端的信噪比几个dB（尤其是在需要覆盖整个76～108MHz的情况下），也提高了容忍频带内信号堵塞的程度。不过这是属于选用的功能，不一定会得到很好的性能。
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。
手机能看到信号的原理吗
手机能看到信号的原理吗手机能看到信号是因为它有一个内置的天线，可以接收到手机信号。
手机信号是由无线电波传输的，手机天线能够将这些无线电波捕捉并转化成电信号，然后将其传送到手机内部的处理器。
手机的处理器将这些电信号转换成可读的信息，这些信息可以是语音、短信、图像或视频等。
手机天线的类型有许多种，每种天线都有其具有特定的特性，以应对不同的情况。
一般而言，手机天线分为两种：内置式和外置式天线。
内置式天线通常放置在手机内部，在发射和接收信号时，会通过天线腔所采集的零散信号被聚合，并形成一个有效的信号。
外置式天线则需要通过线缆连接到手机上，在信号传输时，需要拉出天线并铺设在机身外面，以提高信号接收质量。
现在的手机一般都使用的是内置式天线，这个天线是通过天线腔接受到信号的。
天线腔是指手机内部特定的位置，一般是在手机的耳机口或侧面。
天线腔是一个有利于信号传输的位置，因为这个位置离手机的核心电路板和处理器比较近，这样可以减少传输距离和信号衰减。
此外，天线腔还可以保证信号的方向性和稳定性，这对于手机的通讯质量是至关重要的。
在手机连接网络的时候，手机会接收到网络上的控制信号。
这些控制信号包括了网络的相关信息，比如频率、速率、信号强度、数据容量等等。
通过这些控制信号，手机可以将自己的通讯能力与网络同步，并保持正常的通讯状态。
当连接到网络后，手机也会定期向网络发送自己的信息，以保证线路正常运行。
手机可以看到网络信号，主要是因为在接收到信号后，手机将信号转化成了可读的信息。
这些信息可以是图像、数字或文本等，将它们展示在手机屏幕上，让用户能够更好地了解和使用手机。
在技术上来说，手机通过天线接收信号和处理器转化信号成所需的信息是相对独立的过程，但是它们紧密相连，让手机能够更加便捷地使用网络。
在使用手机时，信号强度是非常关键的一个因素。
信号强度通常是由信号电平、信噪比和误码率等因素所决定。
如果信号强度不足，就会导致通讯质量下降，甚至无法正常使用。
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，。
’羔二歉体积，j：’(亲’3…8ra‘‘’m。
,≮373’…hi m“／篙…0焉，‘差盖嘉段遥菇。
C彬D—M“AS…00’yG”。
S。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PCB 天线高频部分
从右图可见 • 该种 monopole保 持了低频 （1GHz）工 作频带。 • 高频则可有 着与中心频 率比值20% 以上、宽达 几百兆工作 带宽。
右图为该天线 模型在 1.8GHz频 率下的增益 方向图。 • 最大增益～ 4dBi。 • 全向性可控 制
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。
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 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
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。
XY平面为H面，YZ面E1面，XZ面E2面。
Z
基站
Y X
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)
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。
手机内置式天线设计
天线基本概念
• Return Loss（回波损耗S11）
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。
Beamwidth
Area of poor coverage directly under the antenna
Side View (Vertical Pattern)
Top View (Horizontal Pattern)
• EIRP（ Effective Isotropic Radiated Power ）
• 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。
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） 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。
3. Stamping + Support + Pogo pin (正、反)
Stamping热熔到Support上，连接用Pogo Pin。
正向使用Pogo Pin一般适合于带support的C FPC + Support + FPC连接器 FPC + Support + Pogo pin (正、反) Housing表面电镀
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 m m ×7～8mm 三频（GSM/DCS/PCS）：700 m m2×7～8mm 满足以上需求则GSM频段一般可能达－1～0dBi， 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。
内置天线结构种类
天线 Pogo Pin 天线 Pogo Pin
PCB
正向使用Pogo Pin的
PCB
反向使用Pogo Pin的
1. Stamping
Stamping热熔到Housing内侧，Stamping伸出spring与手机PCB连接
2. Stamping + Support
Stamping热熔到Support上，连接用spring
侧视 (垂直方向图)
垂直波束
dipole (with Gain)
• 增益越高，垂直方向 波束越窄，水平方向 覆盖面积越大。
顶视 (水平方向图)
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。
• 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。
内置Helix
类似外置Helix内藏于手机壳内 • 金属线Helix嵌入塑料内模，轴线平行于PCB平面， 竖直装载于PCB顶端。 • 金属线Helix嵌入塑料内模，轴线平行于PCB平面， 平行装载于PCB顶端。 以上实际RF效果均不够理想。一般辐射效率在20%。 优点在于可以利用以往的外置天线手机主板设计， 稍加修改快速设计出一款内置天线手机。
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 天线低频部分
塑胶支架 38X6X4
手机结构 vs PIFA天线（直板 机）（二）
short pin
w=15~25
Feed pin
L=35~40
Antenna
H=6~8
Ground
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。
2
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）
• 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。