天线设计与测试标准

sward索沃德通讯技术有限公司
索沃德天线设计和测试标准
研发部及业务部培训材料
2013-07-18
天线设计前期考量
1.Pattern制式/模式
1Pattern
2.Frequency / Bandwidth频率/带宽
3. Structure/size 结构/尺寸
3Structure/size
4.VSWR/ smith 电压驻波比/史密斯图
5.Gain ( Service area )效率/增益
5Gain(Service area)
6.TRP/TIS 功率/灵敏度(主天线) 7Mechanical Strength
7.Mechanical Strength机械强度
8.Cost成本
索沃德天线分类
• 1.WIFI天线
线
• 2.BT天线
• 3.2G(GSM850+EGSM+DCS+PCS)天线
43G(WCDMA+CDMA2K(EVDO)+TD-SCDMA)• 4.3G (WCDMA+CDMA2K(EVDO)+TD-SCDMA)天线• 5.GPS天线
•目前开发项目：NFC近场天线
By Frequency Range
Frequency (GHz)
0.1------0.4
0.50.60.70.80.9…….. 1.4 1.5 1.61.0433/DVB UHF L band /GPS Frequency (GHz)
1.7 1.8 1.9
2.0 2.1 2.2….. 2.4
……... 5.0 6.0 ….8.02.5433/DVB UHF GSM850/900L-band / GPS FM By Application platform
天线测试标准• 1.WIFI天线测试指标
线测试指标
• 2.BT天线测试指标
• 3.3G天线测试指标
• 4.GPS天线测试指标
4GPS
天线般要求24G 以下G 1.2 WIFI 天线电性能指标
•
VSWR ：WIFI 天线一般要求2.4G 频段的驻波比调试到2以下，5G 频段的驻波比要求在2.5以下•
24G 频段效率一般在Efficiency ：2.4G 频段效率般在40%以上，5G 频段的效率要求高于35%•
Average Gain ：2.4G 频段平均增益要求在-4.0dB 以上，5G 频段平均增益要求高于-4.5dB •OTA ：对于WIFI 天线的OTA 实测效果目前业界没有固定的标准，主流测试
标准定义是掉包率（Packets Dropped Rate ）和信号强度（Signal St th ）像目前大部分平板电脑上安装的Wifi Strength ），像目前大部分平板电脑上安装的“Wifi 分析仪”的apk
格式测试软体就是分析信号强度的一种最常用方法
格式测试软体就是分析信号强度的种最常用方法
21BT
2.1 BT蓝牙天线模式
• 2.4GHz。

具体为2400-2483.5MHz，信道带宽1M，有蓝牙的工作频率在24GH具体为24002483MH信道带宽有79个信道。

信道频率为2402+K，K取0-78，共79个信道（在频段前面和后面均有一段保护带宽，分别为2M和3.5M）。

•蓝牙功率分3个级别：Class1(最高功率电平+20dBm，有效范围100m)，
0.1W 是GSM手机最大功率的1/20；
Class2(最高功率电平+4dBm，有效范围20m)，
Cl24dB有效范围20)
2.5mW 是蓝牙耳机常用功率等级；
Class3(最高功率电平0dBm，有效范围10m)，
1mW是GSM手机最大功率的1/2000。

VSWR Bl h 天线般要求驻波比调试到2.2 BT 天线电性能指标
•
：Bluetooth 天线一般要求驻波比调试到3以下•
Efficiency ：效率要求一般在20%左右•
Average Gain -70dB Average Gain ：平均增益要求在-7.0dB 左右•OTA ：对于BT 天线的OTA 实测标准定义的是点对点的距离要求，定义功率
在Class2的级别下，整机蓝牙功能正常的前提下，像蓝牙耳机的一般实测要求就是10M 左右能保证链接带蓝牙功能的手机语音或数据传输质量良好
3.1 目前常用的Mobile Phone各频段组合
GSM850/PCS1900
GSM900/DCS1800
3.2 目前常用的手机频段分布
伴随移动设备功能越来越复杂相应的天线环境愈苛刻3.3 3G 天线电性能指标
•
VSWR ：伴随移动设备功能越来越复杂，相应的天线环境愈苛刻，一般要求驻波比调试到3.5以下•
Efficiency ：低频段（824MHz~960MHz ）效率一般在35%~45%，高y 频段（1710MHz~2170MHz ）效率要求40%左右•
Average Gain ：低频段平均增益一般在-4.5dB 左右，高频段平均增益40dB 要求高于-4.0dB •TRP ：
GSM850&EGSM(28±2dBm)DCS1800&PCS1900(25±2dBm))
3G （WCDMA&CDMA2K&TD-SCDMA ）20±2dBm 以上•
TIS ：目前手机行业要求在-102dBm 以上，平板要求根据整机方案和
环境可以适当调低标准
34
3G 2D Chamber
3.4 3G
天线场型和常用参数•2D Chamber • 2D antenna plane （H ，E1，E2）
Antenna Gain
• Antenna Gain •EIRP (Effective Isotropic Radiated Power)
•Sensitivity
•3D Chamber
•Efficiency
•3D antenna pattern
•Antenna Gain
•TRP (Total Radiated Power)•TRP (Total Radiated Power)
•TIS (Total Isotropic Sensitivity)
3.5 天线增益与常用参数之间的关系Gain VS EIRP &TRP Gain VS Sensitivity & TIS
•EIRP = Ant Gain + Cond. Power •TRP = Ant Efficiency + Cond. power E •Sensitivity= cond. Sensitivity-Ant Gain •TIS= Cond. sensitivity -Ant Efficiency E
Ex.
if
H-plane average Ant. Gain = -3dB
Mobile phone cond Power=33dB Ex.
if
H-plane average Gain = -3dB
Mobile phone cond sensitivity=108dB
Mobile-phone cond. Power = 33dB Then
H plane average EIRP=33-3=30dB Ex
Mobile-phone cond. sensitivity= -108dB Then
H plane average Sensitivity= -108+3= -105dB
Ex.
if
H-plane 3D average Ant.
Gain=-4dB
Gain 4dB
Mobile-phone cond. Power =
33dB
Then
e
H plane average EIRP=33-4=29dB=39%
3.63G
3.6 3G天线OTA测试标准规范
41GPS
4.1 GPS系统基础知识
GPS 定位系统是美国发射运行的卫星系统，包含了27 颗能持续发送地理位置海拔高度和时间信号的卫星，24 个正常使用，3 个备用，这些卫星平
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均分布运行在六个轨道上。

一般来说，在地面上的GPS 接收器能接收5～12 个卫星信号，而为了获得地面上的定位坐标，GPS 导航至少需要4 个卫星信号，三个用来确定GPS 接收器的纬度、经度和海拔高度，第四个则提供同步号三个用来确定GPS接收器的纬度经度和海拔高度第四个则提供同步校正时间。

全球定位系统由三部分构成：
太空卫星部份：由24 颗卫星所组成，分成六个轨道，运行于约20200 公里的高空，绕行地球一周约12 小时。

每个卫星均持续着发射载有卫星轨道数据的高空绕行地球周约12小时每个卫星均持续着发射载有卫星轨道数据及时间的无线电波，提供地球上的各种接收机来应用；
地面管制部份：这是为了追踪及控制上述卫星运转，所设置的地面管制站，主要工作为负责修正与维护每个卫星能保持正常运转的各项参数数据，以确保每个卫星都能提供正确的讯息给使用者接收机来接收；
使用者接收机：追踪所有的GPS 卫星，并实时地计算出接收机所在位置的坐标、移动速度及时间，各种GPS移动设备即属于此部份。

我们通常所说的GPS，就是第3 部分。

VSWR 天线般要求驻波比调试到4.2 GPS 天线电性能指标
•
：GPS 天线一般要求驻波比调试到2以下•
Efficiency ：效率要求一般在35%以上•
Average Gain -45dB Average Gain ：平均增益要求在-4.5dB 以上•OTA ：对于GPS 天线的OTA 实测标准是场测和路测，定义接收机传导正常
和EMI 干扰干净的前提下，场测要求冷启动定位时间1分钟左右，收到6颗有定位数据的卫星以上，其中3颗星C/N 值要求40dB/Hz 以上，最高C/N 能收到42dB/Hz 以上；对于路测要求，一般要求是正常使用导航功能有时结合A GPS 导航功能，有时结合A-GPS 辅助定位相应的标准可以根据客户要求适当做调整。