天线知识介绍
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手机天线知识介绍
朱锦春 2011.03.29
概述
• • • • • • • • • 天线的作用： 天线的本质和基本原理： 手机天线的相关参数： 手机天线的种类： 手机天线的不同类型的优缺点： 手机天线的性能指标要求： 如何设计手机天线： 天线性能的判断： 常见问题：
天线的作用
• 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线 （电缆）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， 并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发 射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有 天线也就没有无线电通信。
Patch antenna
手机天线的不同类型的优缺点
• Parasitic antenna • 由于目前天线的宽频带要求，普通形式的天线已 经不能满足需要了，这就需要引入寄生单元来拓 展天线的带宽。 优点：可以拓展天线的带宽 缺点：需要增加接地脚
Parasitic antenna
手机天线的性能指标要求：
PIFA天线
手机天线的不同类型的优缺点
• Loop antenna
• Loop antenna的电流从馈点到接地点形成一个环 路，刚好是一波长。 优点：效率高，带宽较宽，增益高 缺点：体积较大，阻抗较大
手机天线的不同类型的优缺点
• Patch antenna • 由monopole天线发展而来，将天线由线状改为面 状。目前在陶瓷的GPS天线上运用得比较多。 优点：可通过改变馈点的位置来调整阻抗以及极 化方式，在半空间有比较好的增益。 缺点：体积较大
手机天线的相关参数
• TRP：天线全向辐射功率 • TIS：天线全向接收灵敏度 • SAR：欧标3W/kg,美标1.6W/kg
天线的种类
• 手机天线分为外置和内置，目前市面上手机主要 是使用内置天线。 • 内置天线主要是PIFA和MONOPOLE以及其他天线。
手机天线的不同类型的优缺点
• Dipole antenna
• 偶极子天线是最基本的天线形式，其他各种天线 的形式基本上是在它的基础上发展而来的。 目前在小天线领域，它主要运用在无线路由器、 无线固话上面。 优点：在水平面上有非常好的全向性 缺点：体积较大
手机天线的不同类型的优缺点
• monopole antenna • 单极天线就是将偶极天线的其中一条臂用地来取代，根据 电磁波的镜像原理，可以得到与偶极天线类似的效果。 • 净空区域要在6mm以上，高度在5mm以上，面积要求在 250mm2以上，此面积最好尽量分布在支架的垂直面和第 一斜面上（即支架的最顶面和第一个斜面），同样在此净 空区域内不要摆放元器件。主板设计要求长度在100mm左 右，板宽在45mm左右 优点：体积较小 缺点：阻抗较小，不容易匹配，SAR比较高
手机天线的不同类型的优缺点
• PIFA （planar inverted-F antenna） • 在将IFA天线与Patch天线相结合的产物，目的是增加IFA天 线的带宽。 • 高度要求在6mm以上，面积要求在300mm2以上（高度为 6mm以上的面积），在此面积的天线投影区域内不要有屏 蔽盖或其他器件。主板设计要求长度在100mm左右，板宽 在45mm左右。 在此环境要求下天线区域不要有金属，前壳可以进行接 地处理，SPK装饰件一定不能为金属（若距离天线较远则 没关系），电池后盖最好不要使用金属，如果是金属则要 进行接地处理。电池要是在天线附近在要距离天线最边沿 5mm以上的距离。 优点：阻抗容易匹配，SAR比较低，头模影响较小 缺点：带宽较窄
• 任何布局才能不影响天线参数？天线周围环境的 要求？ • 要满足天线设计要求需要多少空间？ • 根据整体状况选择什么类型的天线？
天线性能的判断：
• • • • • 简洁而不简单 和手机结构的配合程度 手机环境的处理 天线匹配 其他方面的调试能力
常见问题
• 天线灵敏度偏低 如果模块线测满足指标，天线的辐射功率也 已达到要求，灵敏度偏低原因是在主板设计方面 。天线的空间辐射被主板部分吸收后产生一定的 射频噪声，导致接收灵敏度降低。因此，解决问 题应从主板的布线、布板入手，按通用要求分析 或试验实测，找出问题后修版。
常见问题
• 整机杂散 原因在于天线的空间辐射被主板的金属元件（包 括机壳上天线附近的金属成分装饰件）耦合吸收 后产生一定量的二次辐射，频率与金属件的尺寸 关联。因此要求此类元件有良好的接地，消除或 降低二次辐射。
常见问题
• 机壳
目前遇到最多出现问题的环境因素，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。 机壳的导电喷涂，应止于距天线20mm处。前壳金属一般 不能超过主板平面，尤其是多频天线设计，单极天线要求 最高，在天线投影区域内的所有机壳均不能使用金属材质 ，天线附近装饰件不能采用环型金属。 电池（含电连接座）与天线的距离应设计在5mm以上。
• TD2100/1900： TRP > 18dbm TIS < -104dbm • GSM900: TRP > 27dbm TIS < -104dbm • DCS1800/PCS1900: TRP > 26dbm TIS < -104dbm
如何设计手机天线：
• 整个设计过程是怎么考虑的？ • 此项目重点关注的参数有哪些？
Monopole antenna
手机天线的不同类型的优缺点
• IFA（Inverted-F antenna）（short-monopole） • 在monopole天线的基础上发展而来，增加了一个接地脚。 • 净空区域要在5mm以上，高度在5mm以上，面积要求在 300mm2以上，此面积最好尽量分布在高度为5mm以上的 面积和第一斜面上同样在此净空区域内不要摆放元器件。 主板设计要求长度在100mm左右，板宽在45mm左右。 优点：体积较小，阻抗容易匹配 缺点：带宽较窄
天线Baidu Nhomakorabea本质和基本原理
• 利用某些材料的特性，在尽可能衰减少的情况下， 收发不同频段的电磁波。 • 天线其实就是一个能量转换器件。
手机天线的相关参数
• 极化方式：天线工作方式 • 输入阻抗、驻波：天线匹配状况、工作特性
• 方向性：天线在某特定方向相对于全向辐射状态 的辐射功率强度 • 增益：增益和方向性有密切关系，同时还要将天 线损耗等因素考虑在内 • 效率：天线辐射效率-为考虑天线损耗；
朱锦春 2011.03.29
概述
• • • • • • • • • 天线的作用： 天线的本质和基本原理： 手机天线的相关参数： 手机天线的种类： 手机天线的不同类型的优缺点： 手机天线的性能指标要求： 如何设计手机天线： 天线性能的判断： 常见问题：
天线的作用
• 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线 （电缆）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， 并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发 射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有 天线也就没有无线电通信。
Patch antenna
手机天线的不同类型的优缺点
• Parasitic antenna • 由于目前天线的宽频带要求，普通形式的天线已 经不能满足需要了，这就需要引入寄生单元来拓 展天线的带宽。 优点：可以拓展天线的带宽 缺点：需要增加接地脚
Parasitic antenna
手机天线的性能指标要求：
PIFA天线
手机天线的不同类型的优缺点
• Loop antenna
• Loop antenna的电流从馈点到接地点形成一个环 路，刚好是一波长。 优点：效率高，带宽较宽，增益高 缺点：体积较大，阻抗较大
手机天线的不同类型的优缺点
• Patch antenna • 由monopole天线发展而来，将天线由线状改为面 状。目前在陶瓷的GPS天线上运用得比较多。 优点：可通过改变馈点的位置来调整阻抗以及极 化方式，在半空间有比较好的增益。 缺点：体积较大
手机天线的相关参数
• TRP：天线全向辐射功率 • TIS：天线全向接收灵敏度 • SAR：欧标3W/kg,美标1.6W/kg
天线的种类
• 手机天线分为外置和内置，目前市面上手机主要 是使用内置天线。 • 内置天线主要是PIFA和MONOPOLE以及其他天线。
手机天线的不同类型的优缺点
• Dipole antenna
• 偶极子天线是最基本的天线形式，其他各种天线 的形式基本上是在它的基础上发展而来的。 目前在小天线领域，它主要运用在无线路由器、 无线固话上面。 优点：在水平面上有非常好的全向性 缺点：体积较大
手机天线的不同类型的优缺点
• monopole antenna • 单极天线就是将偶极天线的其中一条臂用地来取代，根据 电磁波的镜像原理，可以得到与偶极天线类似的效果。 • 净空区域要在6mm以上，高度在5mm以上，面积要求在 250mm2以上，此面积最好尽量分布在支架的垂直面和第 一斜面上（即支架的最顶面和第一个斜面），同样在此净 空区域内不要摆放元器件。主板设计要求长度在100mm左 右，板宽在45mm左右 优点：体积较小 缺点：阻抗较小，不容易匹配，SAR比较高
手机天线的不同类型的优缺点
• PIFA （planar inverted-F antenna） • 在将IFA天线与Patch天线相结合的产物，目的是增加IFA天 线的带宽。 • 高度要求在6mm以上，面积要求在300mm2以上（高度为 6mm以上的面积），在此面积的天线投影区域内不要有屏 蔽盖或其他器件。主板设计要求长度在100mm左右，板宽 在45mm左右。 在此环境要求下天线区域不要有金属，前壳可以进行接 地处理，SPK装饰件一定不能为金属（若距离天线较远则 没关系），电池后盖最好不要使用金属，如果是金属则要 进行接地处理。电池要是在天线附近在要距离天线最边沿 5mm以上的距离。 优点：阻抗容易匹配，SAR比较低，头模影响较小 缺点：带宽较窄
• 任何布局才能不影响天线参数？天线周围环境的 要求？ • 要满足天线设计要求需要多少空间？ • 根据整体状况选择什么类型的天线？
天线性能的判断：
• • • • • 简洁而不简单 和手机结构的配合程度 手机环境的处理 天线匹配 其他方面的调试能力
常见问题
• 天线灵敏度偏低 如果模块线测满足指标，天线的辐射功率也 已达到要求，灵敏度偏低原因是在主板设计方面 。天线的空间辐射被主板部分吸收后产生一定的 射频噪声，导致接收灵敏度降低。因此，解决问 题应从主板的布线、布板入手，按通用要求分析 或试验实测，找出问题后修版。
常见问题
• 整机杂散 原因在于天线的空间辐射被主板的金属元件（包 括机壳上天线附近的金属成分装饰件）耦合吸收 后产生一定量的二次辐射，频率与金属件的尺寸 关联。因此要求此类元件有良好的接地，消除或 降低二次辐射。
常见问题
• 机壳
目前遇到最多出现问题的环境因素，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。 机壳的导电喷涂，应止于距天线20mm处。前壳金属一般 不能超过主板平面，尤其是多频天线设计，单极天线要求 最高，在天线投影区域内的所有机壳均不能使用金属材质 ，天线附近装饰件不能采用环型金属。 电池（含电连接座）与天线的距离应设计在5mm以上。
• TD2100/1900： TRP > 18dbm TIS < -104dbm • GSM900: TRP > 27dbm TIS < -104dbm • DCS1800/PCS1900: TRP > 26dbm TIS < -104dbm
如何设计手机天线：
• 整个设计过程是怎么考虑的？ • 此项目重点关注的参数有哪些？
Monopole antenna
手机天线的不同类型的优缺点
• IFA（Inverted-F antenna）（short-monopole） • 在monopole天线的基础上发展而来，增加了一个接地脚。 • 净空区域要在5mm以上，高度在5mm以上，面积要求在 300mm2以上，此面积最好尽量分布在高度为5mm以上的 面积和第一斜面上同样在此净空区域内不要摆放元器件。 主板设计要求长度在100mm左右，板宽在45mm左右。 优点：体积较小，阻抗容易匹配 缺点：带宽较窄
天线Baidu Nhomakorabea本质和基本原理
• 利用某些材料的特性，在尽可能衰减少的情况下， 收发不同频段的电磁波。 • 天线其实就是一个能量转换器件。
手机天线的相关参数
• 极化方式：天线工作方式 • 输入阻抗、驻波：天线匹配状况、工作特性
• 方向性：天线在某特定方向相对于全向辐射状态 的辐射功率强度 • 增益：增益和方向性有密切关系，同时还要将天 线损耗等因素考虑在内 • 效率：天线辐射效率-为考虑天线损耗；