手機(jī)制作手機(jī)天線設(shè)計(jì)的完整流程

1、轉(zhuǎn) 一款完整手機(jī)的流程 編輯 | 刪除 | 權(quán)限設(shè)置 | 更多 設(shè)置置頂 推薦日志 轉(zhuǎn)到私密日志 轉(zhuǎn)載自 lee    轉(zhuǎn)載于2010年02月02日 11:41 閱讀(4) 評(píng)論(0) 分類： 個(gè)人日記 權(quán)限: 公開 一，主板方案的確定 在手機(jī)設(shè)計(jì)公司，通常分為市場部（以下簡稱MKT），外形設(shè)計(jì)部（以下簡稱ID），結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部（以下簡稱MD）。一個(gè)手機(jī)項(xiàng)目的是從客戶指定的一塊主板開始的，客戶根據(jù)市場的需求選擇合適的主板，從方案公司哪里拿到主板的3D圖，再找設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)某種風(fēng)格的外形和結(jié)構(gòu)。也有客戶直接找到設(shè)計(jì)公司要求設(shè)計(jì)全新設(shè)計(jì)主板的，這就需要手機(jī)結(jié)構(gòu)工程師與方案公司合作根據(jù)

2、客戶的要求做新主板的堆疊，然后再做后續(xù)工作，這里不做主要介紹。當(dāng)設(shè)計(jì)公司的MKT和客戶簽下協(xié)議，拿到客戶給的主板的3D圖，項(xiàng)目正式啟動(dòng)，MD的工作就開始了。 二，設(shè)計(jì)指引的制作     拿到主板的3D圖，ID并不能直接調(diào)用，還要MD把主板的3D圖轉(zhuǎn)成六視圖，并且計(jì)算出整機(jī)的基本尺寸，這是MD的 基本功,我把它作為了公司招人面試的考題,有沒有獨(dú)立做過手機(jī)一考就知道了,如果答得不對(duì)即使簡歷說得再經(jīng)驗(yàn)豐富也沒用,其實(shí)答案很簡單,以帶觸摸屏的手機(jī)為例,例如主板長度99,整機(jī)的長度尺37.6,整機(jī)的寬度尺寸就是在主板的兩側(cè)各加上2.5,整機(jī)寬度可做到37.6+2.

3、5+2.5=42.6,例如主板厚度13.3,整機(jī)的厚度尺寸就是在主板的上面加上1.2(包含0.9的上殼厚度和0.3的泡棉厚度),在主板的下面加上1.1(包含1.0的電池蓋厚度和0.1的電池裝配間隙),整機(jī)厚度可做到13.3+1.2+1.1=15.6,答案并不唯寸就是在主板的兩端各加上2.5,整機(jī)長度可做到99+2.5+2.5=104,例如主板寬度一,只要能說明計(jì)算的方法就行還要特別指出ID設(shè)計(jì)外形時(shí)需要注意的問題，這才是一份完整的設(shè)計(jì)指引。 三，手機(jī)外形的確定 ID拿到設(shè)計(jì)指引，先會(huì)畫草圖進(jìn)行構(gòu)思，接下來集中評(píng)選方案，確定下兩三款草圖，既要滿足客戶要求的創(chuàng)意，這兩三款草圖之間又要在風(fēng)格上有所差

4、異，然后上機(jī)進(jìn)行細(xì)化，繪制完整的整機(jī)效果圖，期間MD要盡可能為ID提供技術(shù)上的支持，如工藝上能否實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)上可否再做薄一點(diǎn)，ID完成的整機(jī)效果圖經(jīng)客戶調(diào)整和篩選，最終確定的方案就可以開始轉(zhuǎn)給MD做結(jié)構(gòu)建模了。 四，結(jié)構(gòu)建模 1.資料的收集 MD開始建模需要ID提供線框,線框是ID根據(jù)工藝圖上的輪廓描出的,能夠比較真實(shí)的反映ID的設(shè)計(jì)意圖,輸出的文件可以是DXF和IGS格式,如果是DXF格式,MD要把不同視角的線框在CAD中按六視圖的方位擺好,以便調(diào)入PROE中描線(直接在PROE中旋轉(zhuǎn)不同視角的線框可是個(gè)麻煩事).也有負(fù)責(zé)任的ID在犀牛中就幫MD把不同視角的線框按六視圖的方位擺好了存成IGS格

5、式文件,MD只需要在ROE中描線就可以了.有人也許會(huì)問,說來說去都是要描線,ID提供的線框直接用來畫曲面不是更省事嗎?不是,ID提供的線框不是參數(shù)化的,不能進(jìn)行修改和編輯,限制了后續(xù)的結(jié)構(gòu)調(diào)整,所以不建議MD直接用ID提供的線框.也有ID不描線直接給JPG圖片,讓MD自己去描線的,那就更亂了,圖片縮放之間長寬比例可能會(huì)發(fā)生變化,MD描的線可能與ID的設(shè)計(jì)意圖有較大出入,所以也不建議ID不描線直接給JPG圖片. 如果有ID用犀牛做的手機(jī)參考曲面就更好了,其實(shí)ID也是可以建模的,而且犀牛的自由度比PROE大,所以ID建模的速度比MD更快,只是ID對(duì)拔摸模和拆件的認(rèn)識(shí)不足,可能建出來的曲面與實(shí)際有些

6、出入,對(duì)后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)幫助不大,只能拿來參考. 另外,如果是抄版還有客戶提供的參考樣機(jī),或者網(wǎng)上可以找到現(xiàn)成的圖片,這些都能為MD的建模提供方便.主板的3D是MD本來就有的,直接找出來用就可以了,不過,用之前最好和ID再核對(duì)一下,看看有沒有弄錯(cuò),還有沒有收到更新的版本,否則等結(jié)構(gòu)做完才發(fā)現(xiàn)板不對(duì)可就痛苦了. 2.構(gòu)思拆件 MD動(dòng)手之前要先想好手機(jī)怎樣拆件,做手機(jī)有一個(gè)重要的思想,就是手機(jī)的殼體中一定要有一件主體,主體的強(qiáng)度是最好的,厚度是最厚的,整機(jī)的強(qiáng)度全靠他了,其他散件都是貼付在他身上的,這樣的手機(jī)結(jié)構(gòu)才強(qiáng)壯,主板的固定也是依靠在主體上,如果上殼較厚適合做主體,則通常把主板裝在上殼,如果下

7、殼較厚適合做主體,則通常把主板裝在下殼, 拆件力求簡捷,過散過繁都會(huì)降低手機(jī)強(qiáng)度,裝配難度也會(huì)增大,必要時(shí)和結(jié)構(gòu)同事們商量權(quán)衡一番,爭取找出最佳拆件方案.拆件方案定了之后,就要考慮各個(gè)殼體之間的拔模了,上下殼順出模要3度以上,五金裝飾片四周的拔模要5度以上. 3.外觀面的繪制 外觀面是指手機(jī)的外輪廓面,好的曲線出好的曲面,描線的時(shí)候務(wù)必貼近ID的線框,尊重ID的創(chuàng)意是結(jié)構(gòu)工程師基本的修養(yǎng).同時(shí)線條還要盡量光順,曲率變化盡量均勻,拔模角要考慮進(jìn)去,如果ID的線拔模角與結(jié)構(gòu)要求不一致,可以和ID協(xié)商,如果對(duì)外觀影響不大,可以由結(jié)構(gòu)在描線時(shí)直接修正輪廓線的拔模角,如果塑膠殼體保留拔模角對(duì)ID的創(chuàng)意破

8、壞較大,不妨考慮塑膠模具做四邊行位,畢竟手機(jī)是高檔消費(fèi)品,這點(diǎn)投資值得. 手機(jī)的外形多是對(duì)稱的,外觀面只需要做好一半,另一半到后面做拆件時(shí)再鏡像過去,做完外觀面先自己檢查一下拔模和光順情況,然后建立裝配圖,把大面和主板放在一起,看看基本尺寸是否足夠,最后請(qǐng)ID過來看看符不符合設(shè)計(jì)要求,ID確認(rèn)完就可以拆件了. 4.初步拆件 這個(gè)時(shí)候的拆件是為給客戶確認(rèn)外觀和做外觀手板用的,可以不做抽殼,但外觀可以看到的零件要畫成單獨(dú)的,方便外觀手板做不同的表面效果,外觀面上有圓角的地方要導(dǎo)上圓角,這個(gè)反倒不可以省略.總裝配圖的零件命名和分布都有要求,例如按鍵是給按鍵廠做的,可以集中放在一個(gè)組件里,報(bào)價(jià)和投?？?/p>

9、以一個(gè)組件的形式發(fā)出去,很方便. 5.建模資料的輸出 MD建模完成后,在PROE工程圖里制作整機(jī)六視圖,轉(zhuǎn)存DXF線框文件反饋給ID調(diào)整工藝標(biāo)注,建完模的六視圖線框可能與當(dāng)初ID提供給MD的線框有所修改,ID需要做適當(dāng)?shù)母?并進(jìn)一步完成工藝圖,標(biāo)明各個(gè)外觀可視部件的材質(zhì)和表面工藝,有絲印或鐳雕的還要出菲林資料, 更新后的工藝圖菲林資料,再加上MD的建模3D圖,就可以發(fā)出做外觀手板了. 五，外觀手板的制作和外觀調(diào)整 外觀手板的制做有專門的手板廠,制做一款直板手機(jī)需要34天,外觀板為實(shí)心.不可拆,主要用來給客戶確認(rèn)外觀效果,現(xiàn)在外觀手板的按鍵可以在底部墊窩仔片,配出手感,就象真機(jī)一樣.客戶收到后

10、進(jìn)行評(píng)估,給出修改意見,MD負(fù)責(zé)改善后,就可以開始做內(nèi)部結(jié)構(gòu)了. 六，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)的細(xì)化應(yīng)該先從整體布局入手,我主張先做好結(jié)構(gòu)的整體規(guī)劃,即先做好上下殼的止口線,螺絲柱和主扣的結(jié)構(gòu),做完這三步曲,手機(jī)的框架就搭建起來了.再遵循由上到下,由頂及地的順序依此完成細(xì)部的結(jié)構(gòu), 由上到下是指先做完上殼組件,再做下殼組件, 由頂及地是指上殼組件里的順序又按照從頂部的聽筒做到底部的MIC,這是整體的思路, 具體到局部也可以做一些順序調(diào)整,例如屏占的位置比較大,我可以先做屏,其他的按順序做下來.請(qǐng)注意,每一個(gè)細(xì)部的結(jié)構(gòu)盡量做完整再做下一個(gè)細(xì)部,不要給后面的檢查和優(yōu)化增加額外的工作量. 1.止口線的制作 內(nèi)

11、部結(jié)構(gòu)開始,先是對(duì)上下殼進(jìn)行抽殼,一般基本壁厚取1.51.8mm.上下殼之間間隙為零,前面說過怎樣判定主體,主體較厚適宜做母止口,另外一件則做公止口,止口不宜太深,一般0.6mm就夠了,為了方便裝配,公止口可適當(dāng)做拔模斜度或?qū)角. 2.螺絲柱的結(jié)構(gòu) 螺絲柱是決定整機(jī)強(qiáng)度的關(guān)鍵,通常主板上會(huì)預(yù)留六個(gè)螺絲柱的孔位,別浪費(fèi),盡可能地都利用起來.螺絲柱還有一個(gè)重要的作用就是固定主板,主板裝在哪個(gè)殼,螺絲柱的做法也相應(yīng)有些變化,螺絲柱不但要和主板上的孔位相配合管住主板,螺絲柱的側(cè)面還要做加強(qiáng)筋?yuàn)A住主板,這樣的結(jié)構(gòu)才牢靠. 3.主扣的布局 4.上殼裝飾五金片的固定結(jié)構(gòu) 上殼裝飾五金片一般采用不銹手機(jī)內(nèi)置

12、天線設(shè)計(jì)原理在手機(jī)制造商中，為什么大家公認(rèn)NOKIA的手機(jī)信號(hào)好呢？為什么大家都認(rèn)為MOTO的手機(jī)信號(hào)好且性能穩(wěn)定呢？主要原因是NOKIA和MOTO等大公司在天線與RF方面的設(shè)計(jì)流程的理念與國內(nèi)廠商不一樣。像MOTO公司所要主張的那樣，手機(jī)設(shè)計(jì)首先要保證信號(hào)好，即RF性能好；其次要保證音頻性能好，話都聽不清打什么電話呢？所以，在他們的初期方案中就包含了與天線相關(guān)的基于外觀、主板、結(jié)構(gòu)等的總體環(huán)境設(shè)計(jì)。由于外觀、主板、結(jié)構(gòu)、天線是作為一個(gè)整體，提供給天線的預(yù)留空間及內(nèi)部的RF環(huán)境十分合理，所以天線性能優(yōu)越也在情理之中。反觀國內(nèi)的手機(jī)設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)項(xiàng)目管理和主持項(xiàng)目設(shè)計(jì)的人員對(duì)天線的認(rèn)識(shí)不足，同時(shí)受結(jié)

13、構(gòu)方案和外形至上的制約，到最后來“配”天線，對(duì)天線的調(diào)試匹配占了整個(gè)天線設(shè)計(jì)流程的大部份時(shí)間，這與包含天線的整體方案設(shè)計(jì)有本質(zhì)的區(qū)別，往往就導(dǎo)致留給天線的面積和體積不足，或在天線下面安置喇叭、攝像頭、馬達(dá)、FPC排線等元件，造成天線性能下降。實(shí)際上，如果在方案預(yù)研和總體設(shè)計(jì)階段，讓RF與天線方面的技術(shù)人員有效參與進(jìn)來，進(jìn)行有效的RF和天線設(shè)計(jì)溝通和評(píng)估，ID、結(jié)構(gòu)、RF設(shè)計(jì)兼顧天線和整體性能，那么設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)的手機(jī)產(chǎn)品有什么難的呢？一、內(nèi)置天線對(duì)于手機(jī)整體設(shè)計(jì)的通用要求主板a. 布線在關(guān)聯(lián)RF的布線時(shí)要注意轉(zhuǎn)彎處運(yùn)用45度角走線或圓弧處理，做好鋪地隔離和走線的特性阻抗仿真。同時(shí)RF地要合理設(shè)計(jì)，

14、RF信號(hào)走線的參考地平面要找對(duì)（六層板目前的大部份以第三層做完整的地參考面），并保證RF信號(hào)走線時(shí)信號(hào)回流路徑最短，并且RF信號(hào)線與地之間的相應(yīng)層沒有其它走線影響它（主要是方便PCB布線的微帶線阻抗的計(jì)算和仿真）。PCB板和地的邊緣要打“地墻”。從RF模塊引出的天線饋源微帶線，為防止走線阻抗難以控制，減少損耗，不要布在PCB的中間層，設(shè)計(jì)在TOP面為宜，其參考層應(yīng)該是完整地參考面。并且在與屏蔽盒交叉處屏蔽盒要做開槽避讓設(shè)計(jì)，以防短路和旁路耦合。天線RF饋電焊盤應(yīng)采用圓角矩形盤，通常尺寸為3×4mm，焊盤含周邊0.8mm的面積下PCB所有層面不布銅。雙饋點(diǎn)時(shí)RF與地焊盤的中心距應(yīng)在45

15、mm之間。b. 布板RF模塊附近避免安置一些零散的非屏蔽元件，屏蔽盒盡量規(guī)整一體，同時(shí)少開散熱孔。最忌諱長條形狀孔槽。含金屬結(jié)構(gòu)的元件，如喇叭、馬達(dá)、攝像頭基板等金屬要盡量接地。對(duì)于折疊和滑蓋機(jī)，應(yīng)避免設(shè)計(jì)長度較長的FPC（FPC走線的時(shí)鐘信號(hào)及其倍頻容易成為帶內(nèi)雜散干擾），最好兩面加接地屏蔽層。c. 常見問題對(duì)于傳導(dǎo)接收靈敏已經(jīng)滿足要求（或非常優(yōu)秀）但整機(jī)接收靈敏度差的情況，特別是PIFA天線，其輻射體的面積和形式還是對(duì)輻射接收靈敏度有一定的影響，可以在天線方面做改進(jìn)。整機(jī)雜散問題原因在于天線的空間輻射被主板的金屬元件（包括機(jī)殼上天線附近的金屬成分裝飾件）耦合吸收后產(chǎn)生一定量的二次輻射，頻率

16、與金屬件的尺寸關(guān)聯(lián)。因此要求此類元件有良好的接地，消除或降低二次輻射。整機(jī)雜散問題還與天線與RF模塊之間的諧振匹配電路有關(guān)，如果諧振匹配電路的穩(wěn)定性不好，很容易激發(fā)產(chǎn)生高次諧波的干擾。機(jī)殼的設(shè)計(jì)由于手機(jī)內(nèi)置天線對(duì)其附近的介質(zhì)比較敏感，因此，外殼的設(shè)計(jì)和天線性能有密切關(guān)系。外殼的表面噴涂材料不能含有金屬成分，殼體靠近天線的周圍不要設(shè)計(jì)任何金屬裝飾件或電鍍件。若有需要，應(yīng)采用非金屬工藝實(shí)現(xiàn)。機(jī)殼內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電噴涂，應(yīng)止于距天線20mm處。對(duì)于純金屬的電池后蓋，應(yīng)距天線20mm以上。如采用單極（monopole）天線，面板禁用金屬類殼體及環(huán)狀金屬裝飾。電池（含電連接座）與天線的距離應(yīng)設(shè)計(jì)在5mm以上。二

17、、手機(jī)內(nèi)置天線的分類1. PIFA皮法天線a. 天線結(jié)構(gòu)輻射體面積550600mm2，與PCB主板TOP面的距離（高度）67mm。天線與主板有兩個(gè)饋電點(diǎn)，一個(gè)是天線模塊輸出，另一個(gè)是RF地。天線的位置在手機(jī)頂部。PIFA皮法天線如按要求設(shè)計(jì)環(huán)境結(jié)構(gòu)，電性能相當(dāng)優(yōu)越，包括SAR指標(biāo)，是內(nèi)置天線首選方案。適用于有一定厚度手機(jī)產(chǎn)品，折疊、滑蓋、旋蓋、直板機(jī)。b. 主板天線投影區(qū)域內(nèi)有完整的鋪地，同時(shí)不要天線側(cè)安排元器件，特別是馬達(dá)、SPEAKER、RECEIVER、FPC排線、LDO等較大金屬結(jié)構(gòu)的元件和低頻驅(qū)動(dòng)器件。它們對(duì)天線的電性性能有很大的負(fù)面影響.c.天線的饋源位置和間距一般建議設(shè)計(jì)在左上方

18、或右上方；間距在45mm之間。2. PIFA天線的幾種結(jié)構(gòu)方式a.支架式天線由塑膠支架和金屬片（輻射體）組成。金屬片與塑膠支架采用熱熔方式固定。塑膠常用ABS或PC材料，金屬常用鈹銅、磷銅、不銹鋼片。也可用FPC，但主板上要加兩個(gè)PIN，這兩項(xiàng)的成本稍高。b. 貼附式直接將金屬片（輻射體）貼附在手機(jī)背殼上。固定方式一般用熱熔結(jié)構(gòu)。也有用背膠方式的，由于結(jié)構(gòu)不很穩(wěn)定，很少采用。FPC也如此。3. MONOPOLE單極天線a. 天線結(jié)構(gòu)輻射體面積300350mm2，與PCB主板TOP面的距離（高度）34mm，天線輻射體與PCB的相對(duì)距離應(yīng)大于2mm以上。天線與主板只有一個(gè)饋電點(diǎn)，是模塊輸出。天線的

19、位置在手機(jī)頂部或底部。MONOPOLE單極天線如按要求設(shè)計(jì)環(huán)境結(jié)構(gòu)，電性能可達(dá)到較高的水平。缺點(diǎn)是SAR稍高。不適用折疊、滑蓋機(jī)，在直板機(jī)和超薄直板機(jī)上有優(yōu)勢。b. 主板天線投影區(qū)域不能有鋪地，或無PCB，同時(shí)也不要安排馬達(dá)、SPEAKER、RECEIVER等較大金屬結(jié)構(gòu)的元件。由于單極天線的電性能對(duì)金屬特別敏感，甚至無法實(shí)現(xiàn)。c. 天線的饋源位置饋電點(diǎn)的位置與PIFA方式有區(qū)別。一般建議設(shè)計(jì)在天線的四個(gè)角上。4. MONOPOLE單極天線的幾種結(jié)構(gòu)方式a. 與PIFA天線相同，有支架式、貼附式。b. PCB式MONOPOLE單極天線的輻射體采用PCB板，與主板的饋電有簧片和PIN方式，熱熔在塑膠支架上。還可以在機(jī)殼上做定位卡勾安裝。c. 特殊結(jié)構(gòu)天線設(shè)計(jì)在手機(jī)頂部立面（厚度）上，用金屬絲成型，如MOTO的V3、V8超薄