天线简介

阻抗带宽是一个比较有参考意义的参数，理想的带宽仍然是越宽越好。
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如果带宽不够，那将很难保证整个频带内都良好匹配，而且手握状态下 引起的谐振点偏移将导致匹配变得更差。 如下图，带宽不足，将导致有些 channel的匹配不好，当手握上时，见红 色线，匹配情况变得更差。
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为什么天线的高度和面积会影响天线的带宽？ 因为电小天线的馈端电阻实部都很小，虚部很大，而天线高度和面 积越大，其实部相对会大一些，跟50欧姆匹配越容易。从smith 圆图上来 看也有这个规律，见下图。
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FPC+支架+弹脚 • 内置天线 弹片+支架 不锈钢弹片 合金铜 （镀金）
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5. 手机天线的指标
• TRP （total radiation power）总发射功率 • TIS （total isotropic sensitivity）总全向接收灵敏度 灵敏度：接收弱信号的能力，在暗室测试时定义为当CMU200/ （8960）的发射信号强度减小到一定程度的时候，手机的接收 误码率增大到2.44％，这时CMU200/（8960）的发射功率就是 测试的手机灵敏度。 • SAR (specific absorption rate) 比吸收率,人体对手机辐射功率吸收率 • Efficiency 效率 辐射出来的功率与馈点处输入的功率之比。 • Gain 增益
天线并没有功率放大的作 用，但是具有把能量集中 往一个方向发射的能力 （方向性），和理相点源 相比，用同样的发射功率， 发送到目标点的功率作研 究对像，天线有“增益” 作用
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各项指标的关系
• RL越小， TRP越大，TIS越小。纯粹的分析时，必须把RL转换成插入 损耗再对应于TRP。也就是由S11算出S21，S21与TRP成正比。
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VSWR
1 S11
图中从中心点指向 曲线上的点的两向 量就分别是880MHz 和960MHz时的S11 图中测试出来的是 从700MHz到2GHz 范围内的所有S11。 S11随频率变化而变 化。
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3. 手机天线的匹配
RL
Smith 圆图 （极坐标表示）
理想的匹配总是希望有用的频带内回损(retune loss)越小越好，实际工程 上一般能达到-6dB以下就相当好了。
手机主板和天线的电力线 分布示意图
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3. 手机天线的匹配
信号传输过程中遇到阻抗不匹配时，会产生反射，在手机天线中就是S11， 反射越小，则进入天线的能量越多，天线的性能越好。与其相对应的参 数有VSHale Waihona Puke BaiduR(电压驻波比)，RL（回波损耗），阻抗圆图。它们的关系如 下： 1 S11
RL 10 lg S11
Smith圆图的中心点是最佳匹配点，一般规律是如图所示，高度和面积大的 天线，其随频率变化的曲线绕中心点比较近（阻抗实部较大，虚部较小）
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4. 手机天线的形式
• 外置天线 一般用螺线圈绕成，外面再加一层套双 频的外置天线如右图所示，由疏密螺圈 组成，高频谐振点主要由疏线圈的螺距 和长度决定，低频谐振点则与整个线圈 有关。 思考：为什么疏线圈在下面，密线圈在上面 呢？
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6. 手机天线的设计经验
（这部分较深奥，仅供有天线设计经验的人看。）
• 在电流大的地方改变天线的形状（如开槽、走分支等），可以比 较大地影响天线的阻抗，初步调试时常用这个方法。 • 天线走线与板子的相对位置对天线的阻抗影响比较大，因此不局 限于天线的走线形状本身去总结规律才能最快最好地调试天线。 • monopole 天线一般比PIFA的带宽要好些，从smith圆图上看， monopole 天线并一个电感后的曲线与PIFA的曲线是相似的，但又 有一些区别，规律如下图,前者在700MHz时呈容性,后者呈感性
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8. 天线一致性不好的一般原因
• 馈点接触不良。 • 不同生产天线的材质有变化导致不一样的阻抗特性。 • 天线走线与PCB地或金属件太近形成较强的耦合。 • 支架安装得不够稳定，如翘起一些，导致天线高度增加。
• 天线尺寸一致性不好。
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手机天线简介
制作:陈玉稳
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1. 电磁波的辐射
电子匀速运动产生恒定电流 电子变运动产生时变电流
静止电荷与均速运 动电荷 • 静止或匀速电荷的电力线是直的
电荷由静止到加速
• 变速电荷的电力线是发生弯曲的,这就形成了一种扰动,并向外传播,电荷 来回震荡就有电磁波不断地往外传播
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2. 手机天线的辐射分析
天线的高度和面积、主板的长度和宽度都将影响 天线的辐射性能。 由它的电力线分布示意图可以看出，主板已经是 天线的一部分，不是孤立的。 一般地，高度和面积越大，天线的辐射性能越好 （辐射电阻大，效率高） 主板的长度和宽度在一定范围内，辐射电阻更接 近50欧姆匹配 良好的辐射条件：①辐射频率足够高②开放的辐 射空间
S212 1 S112
S212 ~ TRP
• TRP与Efficiency基本成正比关系， load pull圆基本偏离不是太大的情 况下。 • TRP与SAR 基本成正比，但得经过单位转换，dB换算成普通单位。 • TIS与Efficiency有关，Efficiency越好，TIS越好。也与板子本身的干扰 有关，干扰大的情况下，单纯天线的调试解决不了TIS的问题。
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7. 周围金属件对天线性能的影响
天线周围的金属件其实是天线的一部分了,它们反向天线发射出 来的电磁波，同时也接收电磁波后,感应出电流,而能量在金属中 消耗了一部分,还有一部分又辐射出去。有时这种消耗会占很大 的部分，大大地降低了天线的性能。 当金属件对天线产生的耦合谐振落在工作频带内时，这种影响变 得特别大。所以可以通过减短或增长引线、接地等方法使其耦合 谐振落在频带外。下图是周围金属件有无的情况对比，原来平滑 的曲线会变得多一个小圈圈，这就是金属件引入的耦合谐振。一 般可调整，不让耦合谐振落在带内。