手机新型天线介绍

未来手机天线的简述

---------GPS，BT，WLAN 一， G PS 天线

1，GPS简单介绍

GPS=Global Positioning System 全球定位系统

该系统是由美国国防部于1973年组织研制，主要为军事导航与定位服务的系统。历经20年，耗资300亿美元，于1993年建设成功。

最初是用于军事，后来也开放给民用了（精度2.93—29.3米），不过精度却仍然是军用的1/10（军用的精度0.293—2.93米），目前市面售的GPS接收机在空旷地带一般都能达到10米左右。

2，GPS天线

简单介绍一下“极化”的概念——天线的极化方向，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。

极化方式有两类：一种是线极化，一种是圆极化。线极化方式又分为水平极化和垂直极化；圆极化方式又分左旋圆极化和右旋圆极化。

我国国内卫星天线一般是采用线极化，而美国GPS卫星采用圆极化方式。其中：上行链路采用左旋圆极化（LHCP），下行链路采用右旋圆极化（RHCP）。于是如果我们做手机GPS接收器的话，势必需要采用右旋圆极化（RHCP）的接收天线才行。如果采用PIFA类线极化天线来接收RHCP卫星信号，根据极化损失原理，会造成3dbm（一半）的极化损失。

GPS可选天线包括：有源/无源陶瓷型PATCH天线，无源PIFA天线，贴片

3，PATCH陶瓷天线介绍

据上面表格可以看出，主流推荐的GPS天线形式中，首推PATCH片式陶瓷天线。下面图中是常见天线样板：

GPS 无源天线: Patch GPS 无源天线: Chip&Bulk GPS 有源天线: Patch

GPS 有源天线: Chip&Bulk SDAR天线: Passive SDAR天线: Active

3.1 电路部分：

带低噪放和滤波器的有源天线接收到信号后，经过后级的滤波放大，匹配后进入到GPS 基带部分进行解码等处理。

3.2 天线部分：

天线选用3V左右供电的有源天线，一般我们选用天线的参数为增益27db左右，噪声系数1.5dB左右。

注意：手机GPS陶瓷天线常见的规格为12*12，13*13，15*15，陶瓷面积越大，增益越好。有源天线较之无源天线体积要大一些（底下带PCB板），但内置天线放大电路,在同轴馈线中已经包括3V供电,有源天线其实就是普通的陶瓷无源天线加上一个低噪声的LNA及滤波器。

天线的做法及原理比较复杂,有源天线内核更是技术含量较高,由于涉及到

陶瓷共振等技术,我们只能外购成品的天线,上图展示了两种天线的情况,上图为内核图片,下图为天线成品.

4，PATCH天线注意事项：

4.1陶瓷天线是置顶放置，放置面与PCB面是垂直的。

4.2 陶瓷面积越大，天线增益越高。大面积的PATCH天线只需要一级LNA，而小面积的需要2级LNA，否则如果大面积的PATCH本身有+4dbi的增益，再加上2级放大，再加上RF部分自带的一级放大，那么后端的AGC电路很容易饱和。

4.3选用的天线模块，噪声系数<=1.5dbm。如果过大的话，整机的接收灵敏度就很难做上去。

4.4 PATCH天线附近5-6mm以上区域不要有金属，且RF模块四周最好用屏蔽罩保护，与手机GSM部分RF部分形成隔离。

5：关于极化的补充说明（有兴趣的可以看看）

所谓天线的极化方向，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。

极化方式有两类：一种是线极化，一种是圆极化。线极化方式又分为水平极化和垂直极化；圆极化方式又分左旋圆极化和右旋圆极化。

一般来说,电磁波是电场和磁场的组合,他们总是同时出现。电场矢量与磁场矢量相互垂直并都与电波传播方向垂直。在图1里，电磁波正在向上传播。现在，如果在电矢量和磁矢量之间没有相位变化,我们就得到线极化。我们根据其与赤道平面的关系分别称之垂直或水平极化。如果有± 90°的变化,我们便有了圆极化。90°的变化(正或负) 意谓着当电场达到最大值时, 磁场等于零，反之亦然。在图 1里你能见到这种情形。理论上，如果相位的变量是其它数值时(既不是0/180 °，也不是± 90°),我们就得到椭圆极化,但是它不用于卫星信号传输，因此我们不想在这里讨论它。依靠 90°以前的信号，我们得到了右旋极化(RHCP)和左旋极化(LHCP)。

二， 蓝牙天线

注意事项：

1，把蓝牙天线放置于PCB的四个角落

2，可选的天线是单极，PIFA，贴片陶瓷；据我们公司i308的经验来看，大致优先选择顺序为PIFA〉单极〉贴片陶瓷

3，单极和贴片天线时，天线下方PCB需要掏空，周围3mm以上区域不要有地平面或者其它金属物质。

三、WIFI

WiFi Wireless Fidelity，无线保真　技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的使2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。其目前可使用的标准有两个，分别是

IEEE802.11a和IEEE802.11b。该技术由于有着自身的优点，因此受到厂商的青睐。

WIFI天线

因为WIFI所选频率与蓝牙相同，于是两者天线的注意事项一样，而且如果布局紧张时，两者可以共用一根天线。

WiFi的发展和未来

这两年内，无线AP的数量呈迅猛的增长，无线网络的方便与高效使其能够得到迅速的普及。除了在目前的一些公共地方有AP之外，国外已经有先例以无线标准来建设城域网，因此，WiFi的无线地位将会日益牢固。

WiFi是目前无线接入的主流标准，但是，WiFi会走多远呢？在Intel的强力支持下，WiFi已经有了接班人。它就是全面兼容现有WiFi的WiMAX，对比于WiFi的802.11X标准，WiMAX就是802.16x。与前者相比，WiMAX具有更远的传输距离、更宽的频段选择以及更高的接入速度等等，预计会在未来几年间成为无线网络的一个主流标准，Intel计划将来采用该标准来建设无线广域网络。这相比于现时的无线局域网或城域网，是质的变革，而且现有设备仍能得到支持，保护人们的每一分钱投资。

总而言之，家庭和小型办公网络用户对移动连接的需求是无线局域网市场增长的动力，虽然到目前为止，美国、日本等发达国家仍然是目前WiFi用户最多的地区，但随着电子商务和移动办公的进一步普及，廉价的WiFi，必将成为那些随时需要进行网络连接用户的必然之选。

冯家亮