手机天线设计总结
手机内置式天线设计
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
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。
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
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)
手机天线设计与优化的研究
手机天线设计与优化的研究随着科技的不断发展,手机已经成为人们日常生活中必不可少的通讯工具。
然而,手机天线的性能对于手机的通讯质量和稳定性具有重要影响。
因此,本文将从手机天线设计与优化两个方面进行研究,旨在为手机天线的设计者和使用者提供参考,同时也为相关领域的研究提供借鉴。
手机天线的主要作用是发射和接收无线电信号,使得手机能够进行通话、短信、数据传输等通讯功能。
手机天线的原理主要是利用金属导线对电磁波的感应和辐射,实现电磁波的传输和转换。
天线性能稳定:手机天线需要在各种环境下都能够保持稳定的性能,以确保手机的通讯质量。
天线尺寸合适:手机天线的尺寸需要根据手机内部空间和外观设计等因素进行权衡,以确保天线性能和手机便携性的平衡。
天线材料耐用:手机天线需要具有一定的机械强度和耐腐蚀性,以应对各种使用环境。
天线性能下降:手机在使用过程中,可能会遇到天线性能下降的问题。
这主要是由于电磁干扰、信号遮挡、环境变化等因素导致的。
为了解决这一问题,可以采取优化天线设计、增加信号增益、使用信号屏蔽等技术手段。
天线与人体接触:手机在长时间使用过程中,天线与人体接触可能会导致人体吸收部分电磁波,从而影响通讯质量。
为了解决这一问题,可以采取使用人体适用材料、优化天线布局、减少使用时间等技术手段。
手机天线优化的意义在于提高手机的通讯质量和稳定性,同时减少对人体辐射的危害。
优化方法主要包括以下几个方面:优化天线布局:通过改变天线在手机中的布局,使得天线在各种使用状态下都能够保持最佳的信号接收和发射状态。
增加天线增益:通过增加天线的电磁增益,提高天线的信号接收和发射能力。
减少信号干扰:通过采用电磁屏蔽、滤波等技术手段,减少其他信号对手机天线的干扰。
采用多频段天线:多频段天线可以在多个频率下工作,从而满足不同业务的需求。
例如,目前很多手机都采用了NFC天线、WiFi天线、蓝牙天线等。
优化天线匹配:天线匹配是指天线输入阻抗与传输线特性阻抗的匹配。
手机nfc天线设计原理
手机nfc天线设计原理
手机NFC(Near Field Communication,近距离无线通信)天
线设计的原理是基于电磁场感应的物理原理。
NFC天线是一
种被动元件,承载着手机与其他设备进行通信的功能。
NFC天线一般采用线圈形状的设计,由导线材料制成。
线圈
的形状和尺寸是根据手机外壳的尺寸和材质进行设计的,以确保天线在手机内部空间中的布置。
线圈中的导线通过电流激励,产生一个特定频率的交变电磁场。
当手机与其他支持NFC技术的设备(如另一部手机、NFC标
签等)进行通信时,NFC天线接收到电磁场能量的信号。
这
个能量激励了天线中的导线,产生一个感应电流,从而实现信息的传输。
NFC通信是一种近距离的通信方式,其有效范围一般在几厘
米或更小的距离之内。
这种设计原理使得NFC技术可以被广
泛应用于手机支付、门禁系统、数据传输等领域。
为了提高NFC的性能和稳定性,设计人员需要在电路中加入
合适的驱动电路和匹配网络,以保证天线的输入和输出阻抗匹配,并解决信号衰减和噪声问题。
此外,天线的位置和手机内部的其他组件(如电池、摄像头等)之间的相互干扰也需要被考虑到。
总的来说,手机NFC天线的设计原理是基于电磁场感应技术,
通过导线产生特定频率的交变电磁场,以实现手机与其他设备的近距离无线通信。
《2024年宽频带高隔离5GMIMO手机天线设计研究》范文
《宽频带高隔离5G MIMO手机天线设计研究》篇一一、引言随着5G技术的飞速发展,移动通信设备对天线性能的要求日益提高。
特别是在智能手机领域,宽频带、高隔离度的多输入多输出(MIMO)天线设计成为了研究的热点。
本文将重点研究宽频带高隔离5G MIMO手机天线的设计,分析其设计原理、优化方法及实际应用效果。
二、5G MIMO手机天线设计原理5G MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术是一种通过在基站和移动设备之间使用多个天线来提高数据传输速率和可靠性的技术。
而天线的设计是MIMO技术实现的关键。
1. 宽频带设计宽频带设计可以使得天线在更宽的频率范围内工作,从而提高通信的灵活性和效率。
为了实现宽频带设计,通常采用优化天线的结构、材料和尺寸等方法。
此外,采用新型的宽带技术,如频率复用技术、极化分集技术等也可以提高天线的频带宽度。
2. 高隔离度设计高隔离度可以减少不同天线之间的相互干扰,提高通信质量。
为了实现高隔离度设计,可以采用不同的天线布局、隔离材料和隔离技术等方法。
例如,可以采用不同的天线阵列布局、引入隔离材料(如隔离膜、隔离墙等)或采用新型的隔离技术(如电磁波吸收材料等)。
三、宽频带高隔离5G MIMO手机天线设计在宽频带高隔离5G MIMO手机天线设计中,需要综合考虑天线的结构、材料、尺寸以及布局等因素。
以下是一些主要的设计步骤和优化方法:1. 确定天线类型和结构根据应用需求和设计要求,选择合适的天线类型和结构。
例如,可以采用PIFA(Planar Inverted-F Antenna)天线、倒F天线(Inverted-F Antenna)等类型,并根据需要进行组合和优化。
2. 优化天线尺寸和材料通过仿真分析和实验测试,优化天线的尺寸和材料,以实现宽频带和高隔离度的要求。
可以采用新型的材料和工艺,如柔性材料、印刷电路板等。
3. 布局设计和隔离技术合理布局天线阵列,减少不同天线之间的相互干扰。
一篇手机天线设计的经典文章概要
一篇手机天线设计的经典文章一篇手机天线设计的经典文章第二类天线天线天线,例如,倒置F 型平面天线天线天线(PIFA,它装在地线上面。
由于这种天线天线使用印刷电路板上面的空间,因而,这类天线天线天线用得最普遍。
混合绝缘体天线天线天线就是把绝缘体天线天线天线和PIFA 结合在一起,它和PIFA 一样,装在接地面的上方时,能够工作(图1。
天线天线的位置电讯产业多年来在长条型手机手机手机上的经验告诉我们:最好还是把天线天线天线安装在手机手机手机的顶部。
这么做的原因是:如果你的手把天线天线天线挡住时,你发会现手机手机手机的性能会迅速下降,而如果天线天线天线装在手机手机手机的顶部,那它几乎就不会被挡住了。
如今,情况已经发生了变化,我们需要用新的思路去设计设计设计新手机手机手机的外型。
通常情况下:现在只有两种类型的手机手机手机——长条型手机手机手机和翻盖型手机手机手机,或者折叠型手机手机手机。
最近,又出现了新型的手机手机手机,比如,滑盖型手机手机手机和旋转型手机手机手机。
旋转型手机手机手机的两个部分可以围绕着一个轴转动。
所有这种由两个部分组成的手机手机手机使问题变得更复杂了:他们都必须在打开和合上两种状态下工作,而这种问题不会出现在长条型手机手机手机上。
从电气的角度讲,这两种状态是不一样的,这就是说,在这两种状态下,手机手机手机的性能都必须符合要求。
天线天线设计设计设计师一直非常关注天线天线天线周围的元器件。
现在的手机手机手机都做很紧凑,因此,像电池和照相机部分常常紧挨着天线天线天线。
相邻的元器件一般在很大程度上是决定产品性能的关键。
对于不同的手机手机手机,它们的影响是不一样的,但是,都会严重地降低天线天线天线的性能。
结果是,在开发过程的后期,设计设计设计师不得不对部分手机手机手机的零部件重新进行设设计。
天线天线会在任何紧挨着天线天线天线的导体里感应电流。
手机手机里的导体分为两种。
第一种是印刷电路板总成,它包括了印刷电路板和它的屏蔽。
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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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
手机内置天线总结
手机内置天线总结一.手机常用频段及组合CDMA手机:CDMA 1X ,CDMA 800MHz.CDMA 1X :824 MHz ~894 MHz,1850 MHz ~1990 MHzGSM手机:GSM850\GSM900\DCS1800\PCS1900.GSM850:824~894MHzGSM900:880~960MHzDCS1800:1710~1880MHzPCS1900:1850~1990MHz更多频段:ISM\Bluetooth (2400~2480MHz)UMTS (1920~2170MHz)WLAN (2400~2483MHz\5100~5900MHzWIMAX (2500~2690MHz\3400~3600MHz)…手机天线一些频段组合举例:双频:GSM850/PCS1900(美)GSM800/PCS1900(欧)三频:GSM900/DCS1800/ PCS1900WCDMA/GSM850/ PCS1900GSM850/DCS1800/PCS1900四频:GSM850/GSM900/DCS1800/PCS1900GSM900/DCS1800/PCS1900/WCDMAGSM850/GSM900/DCS1800/WCDMA其他:GSM900/DCS/PCS/Bluetooth二.手机天线的要求无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线输送到天线,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。
天线是接受和发射电磁波重要的无线电设备。
电性能要求:水平面全向辐射,频带宽,效率高,增益高,SAR值小。
外部要求:低姿态,低剖面,尺寸下,重量轻,机械强度高。
天线可以根据天线所处位置分为外置天线和内置天线两类。
外置天线:常采用螺旋型,圆环型,折叠环设计,优点是频带范围宽接受稳定,但外置天线易损坏,人体靠近时性能影响较大,SAR较高,发展趋势必将是小型化、内置化、多频段和智能化.内置天线:PIFA (Planar Inverted F Antenna) Internal Planar Monopole三. PIFA天线PIFA天线是现在使用较多的内置手机天线。
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。
手机天线设计
手机天线设计一.要求:工作频带:880Mhz~960Mhz和1710Mhz~1880Mhz,,VSWR<3.5:1,手机尺寸100mm*40mm,总结设计过程,给出天线具体的结构参数和仿真结果,如VSWR,方向图。
二.实验原理:1.PIFA天线的基本结构包括四个部分:接地平面、辐射单元、短路金属片和同轴馈线,其典型的结构如下图所示。
其中,接地平面可以作为反射面,辐射单元是与接地平面平行的金属片,短路金属片用于连接辐射单元和接地平面,同轴馈线用于信号传输。
2.PIFA天线的传输线近似PIFA天线的传输线近似模型如下图所示。
在忽略接地片和馈线的分布效应,PIFA 天线等效于两段长度分别为和的传输线相并联。
其中表示馈线与接地片之间的电长度,表示馈线与开路端的电长度。
考虑馈线和接地片的分布参数效应,PIFA 天线的传输线近似模型如下图所示,图6 传输线近似模型其中Rs表示接地片的寄生电阻,Ls表示接地片的分布电感。
LR和CC表示开路端的寄生电阻和电容。
3.PIFA天线的接地单极子近似从某种程度上,PIFA天线又类似于接地单极子天线,这是因为它也是一种放置在地面上方包含接地片的一种谐振式天线。
由于接地线的作用,PIFA天线的谐振长度从2/λ缩短为4/λ,这是PIFA天线可以缩小物理尺寸的首要原理三、实验步骤:1、设计指标和天线几何结构参数计算工作频带:880Mhz~960Mhz和1710Mhz~1880Mhz,,VSWR<3.5:1,手机尺寸100mm*40mm,总结设计过程,给出天线具体的结构参数和仿真结果,如VSWR,方向图。
2、HFSS设计和建模概述本天线实例是使用同轴线馈电的微带结构,HFSS工程可以选择模式驱动求解类型。
在HFSS中如果需要计算远区辐射场,必须设置辐射边界表面或者PML 边界表面,这里使用辐射边界条件。
为了保证计算的准确性,辐射边界表面距离辐射源通常需要大于1/4个波长。
手机天线设计汇总(飞图科技)
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超薄直板手机应用PIFA的方案
PIFA的Patch PCB带地
电池
7mm
馈
接地
电
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PIFA的Ground
LCD
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超薄直板手机应用PIFA的方案
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。
求长在90-120mm左右,
宽在35-50mm左右。
57
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 充分
连接,保证PCB的尺寸相
38
应长度。
见右图
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PIFA馈点的设计
一、天线馈点应尽量靠近 PCB的边缘,尺寸建议 2X3(mm),如右图黄色区 域。馈点和接地点之间的 距离与天线的阻抗有关系, 建议其尺寸不要太大,2- 3mm即可。
二、馈点下边缘与PCB地之 间的距离≥2mm
Feed PAD
Ground PAD
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Monopole馈点的设计
一、单极天线一般为单馈电,尺 寸大小为2X3(mm)。PAD下边缘 距离PCB地最好≥5mm。 二、对于一些极限情况,如天线 空间很小,周边器件较多等,可 以加一个馈地点用来拓展带宽, 具体位置视不同手机而定。
2
大 很好 低
单极 约为300
5
无地
1
小
好
高
PIFA和单极天线适合机型比较
PIFA 单极
天线设计的实习报告
一、实习背景随着科技的发展,天线设计在通信领域扮演着越来越重要的角色。
为了更好地了解天线设计的基本原理、实践技能和工程应用,我选择了某知名通信公司进行为期三个月的天线设计实习。
在此期间,我深入了解了天线设计的相关知识,并参与了实际项目的研发工作。
二、实习内容1. 天线基础知识学习实习初期,我重点学习了天线的基本原理、分类、性能指标等基础知识。
通过查阅相关书籍、资料和在线课程,我对天线设计有了初步的认识。
同时,我还学习了电磁场理论、微波技术等相关知识,为后续的实践工作打下坚实的基础。
2. 天线设计软件应用在实习过程中,我熟练掌握了天线设计软件的使用。
首先,我学习了CST、HFSS等主流天线设计软件的操作方法,通过模拟仿真验证天线设计的合理性。
其次,我学习了如何利用这些软件进行天线优化设计,以提高天线性能。
3. 参与实际项目研发在实习期间,我参与了公司一项关于5G基站天线的研发项目。
在项目组导师的指导下,我负责天线结构的优化设计和仿真验证。
具体工作如下:(1)根据项目需求,分析现有天线结构的优缺点,提出改进方案;(2)利用天线设计软件进行仿真,验证改进方案的有效性;(3)根据仿真结果,调整天线结构参数,优化天线性能;(4)撰写天线设计报告,为项目组提供技术支持。
4. 总结与反思在实习过程中,我深刻认识到天线设计的重要性。
天线性能的好坏直接影响通信质量,因此,在设计过程中要充分考虑天线结构、材料、工艺等因素。
以下是我对实习过程中的一些总结与反思:(1)理论知识与实践相结合:在实习过程中,我将所学的理论知识运用到实际项目中,加深了对天线设计的理解;(2)团队协作:天线设计是一个复杂的过程,需要团队成员之间的紧密协作。
在实习过程中,我学会了与同事沟通、交流,共同解决问题;(3)持续学习:天线设计领域发展迅速,需要不断学习新知识、新技术。
在实习期间,我养成了良好的学习习惯,为今后的工作打下了基础。
三、实习收获通过这次实习,我收获颇丰:1. 熟练掌握了天线设计的基本原理、实践技能和工程应用;2. 学会了使用天线设计软件,提高了自己的实际操作能力;3. 增强了团队协作和沟通能力;4. 了解了天线设计领域的发展趋势,为今后的工作奠定了基础。
手机内置天线设计规则
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。
则GSM 频段一般可能达到-1~0dBi,DCS/PCS 可达 0~1dBi。当然高度越高越好,带宽性能得到保证。
PIFA天线设计
2,内置天线尽量远离周围马达、SPEARKER、 RECEIVER 等较大金属物体。有时候有摄像头出现,这时 候应该把天线这块挖空,尽量作好摄像头FPC 的屏蔽(镀 银襁),否则会影响接收灵敏度。尽量避免PCB 上微带、 引线等与天线弹片平行。
手机天线设计规则
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
gain -5 -6 -7 -8 -9
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,由于天
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。
《5G移动终端天线的研究与设计》范文
《5G移动终端天线的研究与设计》篇一一、引言随着5G通信技术的快速发展,移动终端设备正面临前所未有的技术革新。
其中,天线作为移动终端的重要组成部分,其性能的优劣直接关系到设备的通信质量和用户体验。
因此,对5G 移动终端天线的研究与设计显得尤为重要。
本文将围绕5G移动终端天线的研究背景、意义、设计思路及方法等方面进行详细阐述。
二、5G移动终端天线的研究背景与意义5G技术作为新一代移动通信技术,具有高速率、低时延、大连接等优势,将为人们提供更加丰富、便捷的通信体验。
然而,为了实现这些优势,需要克服许多技术难题,其中之一便是天线的设萈。
在5G时代,天线需要支持更宽的频带、更小的尺寸、更高的效率以及更好的抗干扰性能。
因此,对5G移动终端天线的研究与设计具有重要的理论意义和实际应用价值。
三、5G移动终端天线的设计思路1. 频带要求:考虑到5G网络的频带宽度,设计时应确保天线在全频段内的性能稳定,以满足不同场景下的通信需求。
2. 尺寸优化:随着移动终端设备的日益小型化,天线的尺寸也需相应减小。
设计时需在保证性能的前提下,尽可能减小天线的物理尺寸。
3. 效率提升:提高天线的辐射效率,降低能耗,提高通信质量。
4. 抗干扰性能:在复杂多变的电磁环境中,天线应具备良好的抗干扰性能,确保通信的稳定性和可靠性。
四、5G移动终端天线的设计方法1. 材料选择:选用具有良好导电性能和机械性能的材料,如合金、陶瓷等,以提高天线的性能和耐用性。
2. 结构设计:根据5G网络的频带特性和移动终端设备的尺寸要求,设计合理的天线结构。
可采用多天线技术、MIMO技术等提高通信质量和传输速率。
3. 仿真分析:利用电磁仿真软件对天线进行仿真分析,优化设计参数,提高天线的性能。
4. 实验验证:通过实验测试天线的性能指标,如增益、辐射效率、抗干扰性能等,确保设计符合要求。
五、5G移动终端天线的应用前景随着5G技术的不断发展和普及,5G移动终端天线将广泛应用于智能手机、可穿戴设备、物联网等领域。
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。
手机天线设计
由于手机内置天线对其附近的介质比较敏感,因此,外壳的设计和天线性能有密切关系。
外壳的表面喷涂材料不能含有金属成分,壳体靠近天线的周围不要设计任何金属装饰件或电镀件。
若有需要,应采用非金属工艺实现。
机壳内侧的导电喷涂,应止于距天线20mm处。
对于纯金属的电池后盖,应距天线20mm以上。
如采用单极(monopole)天线,面板禁用金属类壳体及环状金属装饰。
电池(含电连接座)与天线的距离应设计在5mm以上。
二、手机内置天线的分类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。
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)。
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默认扫频范围700MHz--2.5GHz
在没有标注Mark点的情况下可否作一些初步判断?曲线上哪个点表示频率起始点?
因为所有元器件都逃不开一个定理,随着频率的升高,波长变小,固定的路径“变长”,反射系数的相(这个规律可以否定一种美好的设想“如果设计出一个源,阻抗随频率的变化跟天线的完全共轭”)
把阻抗曲线的扫频范围扩展到0Hz会是什么情况?会越来越靠近边缘,越来越向着短路点移动。
也就是直流时是短路的。
此天线有短路脚。
把阻抗曲线的扫频范围扩展到0Hz会是什么情况?
会越来越靠近边缘,越来越向着开路点移动。
也就是直流时是开路的。
此天线没有短路脚。
变长”,反射系数的相位会顺时针转。
天线的完全共轭”)
相比之下,这个阻抗曲线比左边一个转了一定角度
从这可以看出天线之后经过了一段传输线,
或者馈电脚到馈地脚间有一段较长的走线,这段走线等效成一段传输线。