PIFA天線相關(guān)介紹.doc

天線分為內(nèi)置與外置，外置主要使用螺旋或者PCB，螺旋天線一般帶寬比較好也比較常用，PCB 天線比較容易調(diào)頻率易于設計，但愛立信有兩項重要專利，所以在歐美市場上很少其他廠商使用。還有一種假內(nèi)置天線，其實就是外置天線的內(nèi)置，性能相對比較差，一般不推薦使用。 內(nèi)置天線而言，主要是PIFA與MONOPOLE天線。PIFA的結(jié)構(gòu)有slot antennna,G antennna等，一般常用G天線。monopole 天線的效率極高，三星手機常用此種設計，但SAR值比較成問題。但三星折疊機比較多，天線可以遠離人腦，SAR相對人腦影響較小。 天線設計是個相對比較狹窄的領(lǐng)域，一般的RF工程師都可以進行設計，但要把天線作好是非常不容易的，需要長時間的積累。所以即便NOKIA，也把天線外包給飛創(chuàng)等著名天線設計公司。slot antennna 中高低頻一般是由parastic產(chǎn)生的,由于天線其實要求的是1/4波長,在這種結(jié)構(gòu)中,發(fā)射片之間的槽長便近似于1/4波長,因而產(chǎn)生諧振點,G天線則是一般分成兩塊,基本相獨立,一邊產(chǎn)生低頻,另一邊是高頻。通過控制發(fā)射片的長度可以改變頻率.有時懷疑在兩種結(jié)構(gòu)中可能兩種產(chǎn)生方式都存在,因為每個天線上都會有最敏感的區(qū)域,可能只是哪一種表現(xiàn)出的更強一點而已.monopole antenna 的SAR值,如果直板機的話,一般在2.0以上,大大超過歐標與美標,一般國產(chǎn)手機不會考慮SAR值的,只要效率好就ok,所以如果你所使用的是這種爛機的話,基本可以扔掉了. 內(nèi)置天線技術(shù)要求：內(nèi)置天線材料為鈹銅、不銹鋼等其他材料，具體支撐視結(jié)構(gòu)而定。鈹銅（外面鍍金）天線的RF 性能比較好，但是價格稍高于不銹鋼材料。內(nèi)置天線性能的保證對結(jié)構(gòu)要求較嚴，基本的要求如下，否則天線性能將受到較大影響，具體影響程度視天線的類型而定。一般認為，PIFA 天線體積大、性能好；滑蓋機必須使用此種天線進行設計。具體要求如下：1. PIFA 的高度應該不小于6.5mm；2. LCM 的connector 應該布局在主板的鍵盤面；3. 天線的寬度應該不小于20mm；4. 從射頻測試口到天線饋點的引線的阻抗保持在50 歐姆；5. PIFA 天線的附近的器件應該盡量做好屏蔽；6. 饋點的焊盤應該不小于2mm*3mm;7. 饋點焊盤（pad）應該居頂靠邊；8. 如果測試座布局有困難，也可以放在天線區(qū)域；9. 天線區(qū)域可適當開些定位孔。10. 內(nèi)置天線周圍七毫米內(nèi)不能有馬達，SPEAKER，RECEIVER 等較大金屬物體MONOPOLAR 天線體積稍小、性能較差，一般不建議采用。具體要求如下：1. 內(nèi)置天線周圍七毫米內(nèi)不能有馬達，SPEAKER，RECEIVER 等較大金屬物體。2. 天線的寬度應該不小于15m；3. 內(nèi)置天線附近的結(jié)構(gòu)件（面）不要噴涂導電漆等導電物質(zhì)。4. 手機天線區(qū)域附近不要做電鍍工藝以及避免設計金屬裝飾件等。5. 內(nèi)置天線正上、下方不能有與FPC 重合部分，且相互邊緣距離七毫米以上。6. 內(nèi)置天線與手機電池的間距應在5mm 以上。其實對于MONOPOLE天線來說，只要空間夠的話其性能還是可以做的比較好的，我做的一款，其效率最高可以到70%多了。關(guān)鍵問題是天線下面不能有地，有地時其性能則大打折扣了目前的PIFA，MONO天線有些手機廠家不想增加匹配電路，他們不想修改他們的BOM單，所以這也是對手機設計者提出的挑戰(zhàn)。特別對于DUAL-BAND，TRI-BAN則是相當難的。在PIFA的設計中，speaker和振蕩器的位置完全可以擺放在天線正下方，對speaker來說，高度越矮越好，尺寸直徑越小越好，彈片式接觸是好于線式接觸的，另外在設計天線形狀的時候，也可以盡量減少天線和speaker的偶合，對天線性能的影響是基本能作到不受太大的影響的就目前而言，做3頻段天線的產(chǎn)品是比較多的，PIFA也好，F(xiàn)MA也好，應該還是主要決定于手機本身的設計和天線尺寸的大小，以及天線的設計了，在常歸尺寸下，很難一下子就判斷這個項目就一定能做3頻或一定不能做，做3頻天線的尺寸要求一般而言還是要求盡量大些的，以前好些例子，都是可以做到3頻段的，但也有些是客戶要求做3頻段甚至4頻段，但只能做好雙頻或3頻的，感覺上和手機的關(guān)系也很大這個技術(shù)要求里的東西應該是理想狀態(tài)下的要求，一般而言很難真正有手機廠家會照著這個標準來做的，不然天線廠家就相對好做多啦，就成功的手機天線項目來說：1，天線高度在46mm的效率大概能有20以上，對于有些特殊項目也可以用了2，天線寬度可以在10mm左右，PIFA和FMA都可以做到3，饋點焊盤在PCB中間，和地饋點間的距離有近也有遠的，近的1mm,遠的6，7個mm4，內(nèi)置天線下方有干擾的東西也是不少的，這也就提高了天線設計的難度另外，對于不推薦使用單饋點方式的天線，目前市場上使用這種形式的手機很多，天線使用面積小，高度要求低，性能應該是普遍稍微好于PIFA 的吧，擔心的SAR問題應該也能達標的，應該是可以推薦使用的吧，有些不足的地方可能是天線下方不能有參考地，就就使手機PCB版的利用面積少了很多PIFA天線1。PIFA天線是微帶天線演變而來。很多的英文資料介紹Patch Antenna，建議看看基本原理。最簡單的patch天線是一個金屬片平行放置于地平面上，用同軸線或者微帶線饋電即可。其輻射主要靠邊緣場。假設該天線平行于大地放置，其形狀為矩形，長邊左右擺放，長邊的長度為1/4波長。如果左邊緣的場是從patch到地，那么右邊緣剛好反向從地到將左右兩個邊緣的電場分解成水平和垂直分量，你會發(fā)現(xiàn)垂直分量抵消，水平分量加強。這樣將會產(chǎn)生平行于地平面的線極化遠場。就手機而言，pifa天線的主極化一般是平行于手機主地平面。此時，可以得到兩個基本結(jié)論，1）這種天線的諧振波長為貼片長邊的4倍（實際中請考慮介質(zhì)的波長縮短效應，正比于1/sqrt(epsilon)；2）這種天線的輻射主要靠邊緣。而邊緣的場越往外傾斜，輻射越好（開放場）。這就是為什么PIFA天線的高度如此重要的原因。2。加一個接地片（很多加在饋電附近）后，從微觀角度來看貼片上的電流將改變流向，部分電流從右側(cè)會流回來再回到地。這樣天線的諧振頻率就會降低，一般波長會在4倍于貼片長邊和短邊之和左右（同樣要考慮波長縮短效應）。從另一個角度來說，饋電柱與短路柱是一段雙線傳輸線。它將變換天線的阻抗。是一種變壓器效應，它將部分容抗變換成感抗，從而使整個天線形成諧振。這段線越長（極限是長到1/4波長）其變化效果越明顯（越敏感，實際中就是天線的高度增加）。傳輸變換原理大家應該清楚。當改變饋電柱和短路柱的橫向尺寸或者他們之間的距離時，實際上你是在改變該段傳輸線的特征阻抗。也就相應地改變變換公式中平方的那部分。這就是為什么我們常說饋電電和短路的改變將比較大的改變天線的阻抗。同時也是為什么說PIFA天線一般可以不要匹配電路可以優(yōu)化的（事實上，加匹配有時候會反而降低天線的傳輸性指標）。3。這個問題的解釋是要配上圖可能會更清楚。的確有些問題是要有堅實的理論基礎(chǔ)以及現(xiàn)實經(jīng)驗才會有比較深的理解的。建議朋友們工作時一定要扎實。以我個人經(jīng)驗具體做法是：實際工作中的數(shù)據(jù)要仔