天线设计书(结构篇)
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上海杰盛康通信设备有限公司
天 线 设 计 书
（结构篇）
王国强编制
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目录
一、 天线类型介绍………………………… 2 二、 天线设计……………………………… 4
1. 非卡勾式设计方式 ………………………4 2. 卡勾式设计方式 …………………………8 3. 推荐的卡钩结构 …………………………11 4. 弹片的设计要求 …………………………13 5. 内置式天线设计规范 ……………………13 三、 关于天线 ………………………………13 1、天线技术服务……………………………13 2、天线的外观………………………………14
第9页
卡钩材质 PC(2405)，宽度为 2mm，厚度为 1.5mm， 卡钩长度 3.0mm，当卡勾的变形量为 1mm 时所承受的力？
经过实测，F4≦3kgf （此数值是根据实验得出） d、 天线与机壳间的拉力分析：
由于目前没有查到相关的数据暂时无法用公式计算出卡 勾与拉力的对应关系。根据经验值：如果卡勾的侧压力 能 够 承 受 3kgf 以 上 并且 卡 勾 与机 壳 的 扣合 量 达到 0.8mm，可以使天线与机壳的拉力达到 5kgf 以上。如果 客户有更高要求，我们将会另行给出设计方式。 如何设计卡勾式才能保证天线的可靠性是良好的？ e、 优良的卡勾设计
L3≦3.0mm, L4≧0.8MM L5≧1.5mm, L6≧2.0mm 另外，在设计时要使天线与机壳间为过盈配合。 3、推荐卡勾结构： ①
②
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第 11 页
③
2.6500 0.8557
C、顶塞、环及喷涂件
塑胶顶塞设计：每一款天线都必须经过严格的可靠性测
试合格后方可使用。
（图一）所示，如果顶塞厚度为 1mm，在做 1.5m 高的跌
落测试时，顶塞与地面接触周围将会开裂，影响因素：①
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此结构天线是通过螺丝钉把天线与机壳连接起来，此 结构对定位要求较高。
定 位 孔
金属片
(图一)
(图二)
金属片或 PCB
定位孔设计：定位孔的螺钉外径 0.1mm≧ ≧螺丝钉外
径，可确保天线定位精确。如果是车削，此孔不可设计
成台阶孔(图二)，加工成本将会增加很大。
为了方便定位，建议 L1≧6mm
如果是 PCB，建议其厚度大于 1.5mm 以上。
第 12 页
弹片触点角度设计：触点不可过高，过高会造成装机时 弹片超过预压量而变形，使触点与 Pad 接触不良；即弹 片触点和转动点所形成的直线与中心线的角度小于 45 度。
弹片触点预压量的设计：根据设计经验所得，建议触点 预压量范围为：1mm-2mm 弹片材质的使用： 5、 内置式天线设计规范（将在射频篇介绍）： 手机元器件位置对天线性能的影响。 弹片触脚的设计注意事项 支撑件表面的设计
a、 跌落受力分析
(图一)
(图二)
设：手机重 100g，从 1.5m 高处，以自由落体方式撞击地面
上的铁板，天线与铁板的作用时间 t=0.003 秒，则（图一）
所示中 F 为多少？
手机自由落下所需时间为：t= 2gH
根据动量定理：mv2y- mv1y=Sy=0 重力 Q 的冲量为：Q(t+T)，反作用力 F 的冲量为 F·t
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第 10 页
从图中进行分析：当 F1 力作用在天线上时，真正的力 矩关系是：
F1*L1=F2*L2， 并非是(L2+L3)的长度 如果要保证天线在跌落中有足够的强度，建议： L1/L2=2/1，如果机壳内部空间不够，要确保 L2﹥6mm,,根据 力矩平衡关系，L2 值越小，那么转移到卡勾上的力就越大， 越容易造成可靠性不良，其它尺寸建议为：
所以 Sy=F·t-Q(t+T)=0
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第8页
所以 F=Q(1/t· 2gH +1) 所以 F=18.4kgf
根据（图二）中力的分解，分力 F2=
2 2
F
=13kgf
b、侧压力与天线和机壳力的关系：
第5页
电镀级 ABS(757)材料的韧性较差；②电镀工艺会降低 ABS 材料本身的特性；③跌落时的冲击力非常大，会达到几十 公斤力。 根据经验值，合理的设计是：L1﹥2mm 较之以上。
图(二)塑胶顶塞顶部避免设计成平面；由于电镀的特殊 性，没电镀前的产品是很难检测平面部的缩水，电镀后，顶 部的缩水会立即反映出来，造成天线外观不良；主要表现在 顶部有凹陷的外观不良
第 14 页
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及控制工艺，只能作些较简单的非喷涂类项目；综观天线的 发展趋势，一个有设计实力的天线厂，必须有这方面的设计 实力及解决问题的能力。
天线也逐步向双色、多色喷涂发展，以适应机壳颜色的变 化，使搭配更加合理更加美观（前面已有图片介绍）。
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第1页
一、天线类型介绍
a、 螺牙连接及金属片连接类型天线：这种类型的天线结构 简单，可靠性优良，便于加工。
b、 卡钩式连接类型天线简介：这种类型的天线是靠天线的 上固有的卡钩来连接机壳，电性能一般是通过弹片来接 触 PCB 上 PDA 的位置，也有反向来连接的。这种方式 对手机厂来说工序简单，不需要额外附加零件。
第3页
二、天线设计：
1、 非卡勾式设计规范
a、 螺牙连接方式
由于此接连接需要螺栓与螺母进行配合使用，而且两
个零部件由不同厂商提供，为避免发生配合冲突，建议尽
量采用标准螺牙并注明公差等级。
在设计螺栓时还应注意如下问题(如图)：
退刀槽设计：退刀槽的外径要小于螺牙底径，宽度大于
一个螺距
即 L2﹥ 1P
无退刀槽设计：必须要留有一个螺距以上的空间。以保
9.0000
1.8000
4、弹片的设计要求 采用标准规格的弹片：厚度为 0.2mm，宽度为 1.4mm 的 弹片 不使用偏心的弹片设计，即中心线 L1 与 L2 重合，如图 一为不合理设计
L1 L2
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四 关于天线
1、天线技术服务 天性能及可靠性的好坏主要在于前期的评估，优良的评
估决定了天线后续研发的顺利性。因此杰盛康公司将会给客 户提供全方位的技术评估服务。我们的评估主要分为两块： 结构评估和射频评估；另外还会对客户机板设计给出技术参 考；如果客户需要我们也将参与客户的前期设计。我们根据
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2
:为机壳作用于卡钩的力
根据力平衡原理：F2·L1=F3·L2 所以 F3=LL21 F2 当 L1，F2 不变的时候，F3 与 L2 成反比关系，即：L2 越小，F3 越大，也就是卡勾承受的力越大 c、卡钩承受力分析：
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第2页
c、双色天线：这种类型的天线是在卡钩天线基础增加了两种 不同颜色来增加整机的美感，双色天线更适合手机外壳 的变换。
d、 内置天线
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喷涂产品的设计：
尖角
≧2
(图一)
(图二)
由于喷涂的特殊工艺，需要相关的可靠性测试通过后方可
使用，比如：百格、耐磨、硬度、附着力等测试。如产品按
第7页
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照（图一）设计，喷涂后的产品会在尖角处的可靠性测试不 通过。在实际的使用中，经过不断的摩擦，首先露出底材的 地方就是（图一）所及尖角处，因此设计喷涂产品时应采用 （图二）的方式：要作到线条之间平滑过渡；R 角要尽量大。 最终的设计就是要保证外表面要平缓的过渡，这才是优良的 设计。 2、 卡勾式天线设计
编制：上海杰盛康通信设备有限公司
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第 15 页
(图二)
再考虑设计环的装饰件时，要确保环有足够的宽度，建议 L1
≧1.5mm 以上如（图一），如果 L1 过小，在组装环时，其与配
合部分的摩擦力就会降低，使环容易脱落，当然可以改进设
计来确保环不脱落，这样必会增加天线的成本。
如果环为塑胶件，（图二）的方式也是不可取的设计，电
镀后表面不够平滑，影响产品的整体外观感。
第 13 页
客户提供的资料对结构评估如下内容：天线与机壳连接方式 评估、跌落强度分析、其他受力分析、开模结构评估、天线 造型可行性评估等；根据评估结果我们给出完善的修改建议， 来支持客户天线设计方面的不足。射频评估：性能、增益的 评估，仿真评估等，详细内容会在射频篇讲解。
2、天线的外观 天线从最初简单造型发展到今天负责的结构和外观 从目前天线外观发展趋势来看主要以喷涂为主，经历了几 年的过程，现在的天线越来越美观，体现了手机的整体美感。 我们可以对比不喷涂与喷涂天线的外观，喷涂后无论质感、 亮度、鲜艳度与机壳的搭配上都是非常完美，可以体现整机 的外观设计，不会因为天线外观而感到遗憾；因此喷涂的产 品更适合未来的发展，试想一个外观漂亮的手机配上一个普 通非喷涂天线，整机的美感定会打折扣。实际上，机壳也从 非喷涂开始到现在每一款都喷涂，就是为了吻合市场的需求。 喷涂是天线外观发展的必然趋势。 众所周知喷涂是个相对复杂的工艺，它的加工工艺要求很 高，外界影响因素多，而且这种工艺容易造成塑胶材质特性 的转变，主要缺陷：塑胶材质变碎，容易开裂；对天线生产 工艺要求较高；品质控制较难等，虽然有上述缺陷，但是通 过前期合理评估及合理的设计，可以避免上述开裂等问题。 由于喷涂工艺的复杂及缺陷，天线厂不愿意接有喷涂需求的 项目，因为在这方面没有形成可靠的研发实力及优良的生产
证加工
即 L3﹥1P
外径设计要求：整个螺栓受力部分的最小外径要大于
≧2.5mm
螺牙 退刀槽
1
2
(图一)
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(图二)
第4页
螺牙长度：确保与螺母的连接的可靠性 ，螺牙数要大 于 5 个，即 L1=5*P 螺栓材质：通常使用 CU(3604)规格的材质 b、 金属片或 PCB 的连接方式：
图(三)也是不可取的设计，此方案会在虚线外有合模线， 电镀后表面不够平滑，影响产品的整体外观感。
(图一)
(图二)
顶塞
(图三) 塑胶环及金属环的设计：
开裂
(图四)
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第6页
角或斜角
(图一)
天 线 设 计 书
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一、 天线类型介绍………………………… 2 二、 天线设计……………………………… 4
1. 非卡勾式设计方式 ………………………4 2. 卡勾式设计方式 …………………………8 3. 推荐的卡钩结构 …………………………11 4. 弹片的设计要求 …………………………13 5. 内置式天线设计规范 ……………………13 三、 关于天线 ………………………………13 1、天线技术服务……………………………13 2、天线的外观………………………………14
第9页
卡钩材质 PC(2405)，宽度为 2mm，厚度为 1.5mm， 卡钩长度 3.0mm，当卡勾的变形量为 1mm 时所承受的力？
经过实测，F4≦3kgf （此数值是根据实验得出） d、 天线与机壳间的拉力分析：
由于目前没有查到相关的数据暂时无法用公式计算出卡 勾与拉力的对应关系。根据经验值：如果卡勾的侧压力 能 够 承 受 3kgf 以 上 并且 卡 勾 与机 壳 的 扣合 量 达到 0.8mm，可以使天线与机壳的拉力达到 5kgf 以上。如果 客户有更高要求，我们将会另行给出设计方式。 如何设计卡勾式才能保证天线的可靠性是良好的？ e、 优良的卡勾设计
L3≦3.0mm, L4≧0.8MM L5≧1.5mm, L6≧2.0mm 另外，在设计时要使天线与机壳间为过盈配合。 3、推荐卡勾结构： ①
②
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③
2.6500 0.8557
C、顶塞、环及喷涂件
塑胶顶塞设计：每一款天线都必须经过严格的可靠性测
试合格后方可使用。
（图一）所示，如果顶塞厚度为 1mm，在做 1.5m 高的跌
落测试时，顶塞与地面接触周围将会开裂，影响因素：①
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此结构天线是通过螺丝钉把天线与机壳连接起来，此 结构对定位要求较高。
定 位 孔
金属片
(图一)
(图二)
金属片或 PCB
定位孔设计：定位孔的螺钉外径 0.1mm≧ ≧螺丝钉外
径，可确保天线定位精确。如果是车削，此孔不可设计
成台阶孔(图二)，加工成本将会增加很大。
为了方便定位，建议 L1≧6mm
如果是 PCB，建议其厚度大于 1.5mm 以上。
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弹片触点角度设计：触点不可过高，过高会造成装机时 弹片超过预压量而变形，使触点与 Pad 接触不良；即弹 片触点和转动点所形成的直线与中心线的角度小于 45 度。
弹片触点预压量的设计：根据设计经验所得，建议触点 预压量范围为：1mm-2mm 弹片材质的使用： 5、 内置式天线设计规范（将在射频篇介绍）： 手机元器件位置对天线性能的影响。 弹片触脚的设计注意事项 支撑件表面的设计
a、 跌落受力分析
(图一)
(图二)
设：手机重 100g，从 1.5m 高处，以自由落体方式撞击地面
上的铁板，天线与铁板的作用时间 t=0.003 秒，则（图一）
所示中 F 为多少？
手机自由落下所需时间为：t= 2gH
根据动量定理：mv2y- mv1y=Sy=0 重力 Q 的冲量为：Q(t+T)，反作用力 F 的冲量为 F·t
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从图中进行分析：当 F1 力作用在天线上时，真正的力 矩关系是：
F1*L1=F2*L2， 并非是(L2+L3)的长度 如果要保证天线在跌落中有足够的强度，建议： L1/L2=2/1，如果机壳内部空间不够，要确保 L2﹥6mm,,根据 力矩平衡关系，L2 值越小，那么转移到卡勾上的力就越大， 越容易造成可靠性不良，其它尺寸建议为：
所以 Sy=F·t-Q(t+T)=0
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所以 F=Q(1/t· 2gH +1) 所以 F=18.4kgf
根据（图二）中力的分解，分力 F2=
2 2
F
=13kgf
b、侧压力与天线和机壳力的关系：
第5页
电镀级 ABS(757)材料的韧性较差；②电镀工艺会降低 ABS 材料本身的特性；③跌落时的冲击力非常大，会达到几十 公斤力。 根据经验值，合理的设计是：L1﹥2mm 较之以上。
图(二)塑胶顶塞顶部避免设计成平面；由于电镀的特殊 性，没电镀前的产品是很难检测平面部的缩水，电镀后，顶 部的缩水会立即反映出来，造成天线外观不良；主要表现在 顶部有凹陷的外观不良
第 14 页
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及控制工艺，只能作些较简单的非喷涂类项目；综观天线的 发展趋势，一个有设计实力的天线厂，必须有这方面的设计 实力及解决问题的能力。
天线也逐步向双色、多色喷涂发展，以适应机壳颜色的变 化，使搭配更加合理更加美观（前面已有图片介绍）。
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一、天线类型介绍
a、 螺牙连接及金属片连接类型天线：这种类型的天线结构 简单，可靠性优良，便于加工。
b、 卡钩式连接类型天线简介：这种类型的天线是靠天线的 上固有的卡钩来连接机壳，电性能一般是通过弹片来接 触 PCB 上 PDA 的位置，也有反向来连接的。这种方式 对手机厂来说工序简单，不需要额外附加零件。
第3页
二、天线设计：
1、 非卡勾式设计规范
a、 螺牙连接方式
由于此接连接需要螺栓与螺母进行配合使用，而且两
个零部件由不同厂商提供，为避免发生配合冲突，建议尽
量采用标准螺牙并注明公差等级。
在设计螺栓时还应注意如下问题(如图)：
退刀槽设计：退刀槽的外径要小于螺牙底径，宽度大于
一个螺距
即 L2﹥ 1P
无退刀槽设计：必须要留有一个螺距以上的空间。以保
9.0000
1.8000
4、弹片的设计要求 采用标准规格的弹片：厚度为 0.2mm，宽度为 1.4mm 的 弹片 不使用偏心的弹片设计，即中心线 L1 与 L2 重合，如图 一为不合理设计
L1 L2
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四 关于天线
1、天线技术服务 天性能及可靠性的好坏主要在于前期的评估，优良的评
估决定了天线后续研发的顺利性。因此杰盛康公司将会给客 户提供全方位的技术评估服务。我们的评估主要分为两块： 结构评估和射频评估；另外还会对客户机板设计给出技术参 考；如果客户需要我们也将参与客户的前期设计。我们根据
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2
:为机壳作用于卡钩的力
根据力平衡原理：F2·L1=F3·L2 所以 F3=LL21 F2 当 L1，F2 不变的时候，F3 与 L2 成反比关系，即：L2 越小，F3 越大，也就是卡勾承受的力越大 c、卡钩承受力分析：
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c、双色天线：这种类型的天线是在卡钩天线基础增加了两种 不同颜色来增加整机的美感，双色天线更适合手机外壳 的变换。
d、 内置天线
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喷涂产品的设计：
尖角
≧2
(图一)
(图二)
由于喷涂的特殊工艺，需要相关的可靠性测试通过后方可
使用，比如：百格、耐磨、硬度、附着力等测试。如产品按
第7页
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照（图一）设计，喷涂后的产品会在尖角处的可靠性测试不 通过。在实际的使用中，经过不断的摩擦，首先露出底材的 地方就是（图一）所及尖角处，因此设计喷涂产品时应采用 （图二）的方式：要作到线条之间平滑过渡；R 角要尽量大。 最终的设计就是要保证外表面要平缓的过渡，这才是优良的 设计。 2、 卡勾式天线设计
编制：上海杰盛康通信设备有限公司
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(图二)
再考虑设计环的装饰件时，要确保环有足够的宽度，建议 L1
≧1.5mm 以上如（图一），如果 L1 过小，在组装环时，其与配
合部分的摩擦力就会降低，使环容易脱落，当然可以改进设
计来确保环不脱落，这样必会增加天线的成本。
如果环为塑胶件，（图二）的方式也是不可取的设计，电
镀后表面不够平滑，影响产品的整体外观感。
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2、天线的外观 天线从最初简单造型发展到今天负责的结构和外观 从目前天线外观发展趋势来看主要以喷涂为主，经历了几 年的过程，现在的天线越来越美观，体现了手机的整体美感。 我们可以对比不喷涂与喷涂天线的外观，喷涂后无论质感、 亮度、鲜艳度与机壳的搭配上都是非常完美，可以体现整机 的外观设计，不会因为天线外观而感到遗憾；因此喷涂的产 品更适合未来的发展，试想一个外观漂亮的手机配上一个普 通非喷涂天线，整机的美感定会打折扣。实际上，机壳也从 非喷涂开始到现在每一款都喷涂，就是为了吻合市场的需求。 喷涂是天线外观发展的必然趋势。 众所周知喷涂是个相对复杂的工艺，它的加工工艺要求很 高，外界影响因素多，而且这种工艺容易造成塑胶材质特性 的转变，主要缺陷：塑胶材质变碎，容易开裂；对天线生产 工艺要求较高；品质控制较难等，虽然有上述缺陷，但是通 过前期合理评估及合理的设计，可以避免上述开裂等问题。 由于喷涂工艺的复杂及缺陷，天线厂不愿意接有喷涂需求的 项目，因为在这方面没有形成可靠的研发实力及优良的生产
证加工
即 L3﹥1P
外径设计要求：整个螺栓受力部分的最小外径要大于
≧2.5mm
螺牙 退刀槽
1
2
(图一)
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(图二)
第4页
螺牙长度：确保与螺母的连接的可靠性 ，螺牙数要大 于 5 个，即 L1=5*P 螺栓材质：通常使用 CU(3604)规格的材质 b、 金属片或 PCB 的连接方式：
图(三)也是不可取的设计，此方案会在虚线外有合模线， 电镀后表面不够平滑，影响产品的整体外观感。
(图一)
(图二)
顶塞
(图三) 塑胶环及金属环的设计：
开裂
(图四)
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角或斜角
(图一)