手機中內(nèi)置FM頻段天線設(shè)計指南(第一部分,器件篇)

1、手機中內(nèi)置FM頻段天線設(shè)計指南（第一部分，器件篇）前言目前MTK和博通等芯片方案公司推出了集FM收發(fā)、藍牙、WiFi、GPS于一體的手機周邊芯片，F(xiàn)M收發(fā)（含數(shù)據(jù)傳輸）成為手機中標(biāo)配。然而，F(xiàn)M頻段頻率低，波長長，要做到內(nèi)置并小巧，需要犧牲一些指標(biāo)，問題是犧牲多少能被接受？傳統(tǒng)拉桿金屬天線，是通過伸縮金屬桿子來改變頻率，其實也是窄帶天線，其增益高是因為在空間接收面積大。內(nèi)置FM天線要基本滿足要求，需要保障核心的指標(biāo)：帶寬，其次才是增益?？s小體積的代價是首先犧牲帶寬是不行的。手機中選擇適合的FM天線遵循如下流程：第一：天線選型目前可以選用的有陶瓷LTCC工藝天線、電路板（FPC）天線、塑膠片繞線

2、天線、磁性繞線天線、鐵氧體天線。各類天線比較如下：項目微航天線陶瓷天線PCB天線有源天線繞線天線空心線圈帶寬寬較寬窄較寬窄窄方向性好差差較好差差頻率漂移小大大較小大大整體效果較好差差一般差差手握影響小小大小大大可調(diào)參數(shù)有，多無有，復(fù)雜有有有組裝難度容易小容易小大大半硬質(zhì)合金引腳有無無無無無性價比高低低低一般一般FM雙向收發(fā)可以可以可以不可以可以可以陶瓷工藝天線最先用于手機中，其制造工藝決定了必須是一個標(biāo)準(zhǔn)的器件，所有參數(shù)都鎖定了，沒有可以調(diào)節(jié)的點，然而終端輸入阻抗不是純的50歐姆，阻抗不一定很好匹配，需要改變主板的阻抗線或者匹配電路來適應(yīng)。這成為了一缺陷，因為手機主板更改不是很方便，改變一次往

3、往不夠。匹配電路本身也存在損耗，這類天線另一個缺陷是增益低，其結(jié)構(gòu)是微波陶瓷層層疊壓、印刷導(dǎo)電材料組成，其電磁損耗大，其回損指標(biāo)難達到要求。后來一些方案公司，把陶瓷天線貼合在PCB上,用PCB走線來彌補缺陷，調(diào)整PCB走線來調(diào)整阻抗。實乃畫蛇添足。因為成本高了。韓國推出的鐵氧體天線，也是這么做的。不是市場主流。PCB畫的FM天線，其諧振頻率可以到FM頻段內(nèi)一個點頻，但是其本質(zhì)還是一個窄帶天線，帶寬太窄，很多頻段接收不到。銅箔厚度和寬度不夠，電損耗也很大。有源FM天線成本還是偏高，一種方式是從手機天線中取信號，濾波、放大。但是噪聲也大了。重要的是，這類有源天線是單向接收，要發(fā)射就麻煩了，因為通過

4、手機天線發(fā)射FM信號，無異于擾亂手機通訊了。塑膠片上繞金屬線這類天線，體積小，頻段相比陶瓷和PCB做的寬一些，也適合調(diào)整參數(shù)來與主板匹配。但是相比磁性骨架來說，帶寬不足，且體積大了一些。空心線圈的Q值很高，容易在一個點頻增益很高，但是帶寬更窄，多個空心線圈串聯(lián)，可以拓展頻段寬度，但是體積大了，不適合手機中使用。天線中加載磁性材料還一個好處就是手握和手不握時候頻率漂移小，空心線圈漂移最多。（如下圖，諧振頻率漂移距離H）總之，磁性骨架的繞線線圈，可以調(diào)節(jié)的參數(shù)有線圈圈數(shù)、線徑、繞線方式、導(dǎo)磁率、繞組數(shù)量。這樣，總有一組組合是與手機參數(shù)匹配最好的第二：結(jié)構(gòu)位置手機中空間狹小，F(xiàn)M天線位于周邊側(cè)立安裝

5、最好，貼片在PCB上不合適，因為占據(jù)手機主板的空間大，增益受到影響。最佳安裝位置，應(yīng)該在手機上下位置，這個位置手握影響小。從被干擾角度看，手機正下面合適些，因為液晶片會輻射噪聲。有些手機主板噪聲低、液晶片輸入和輸出用了磁珠，輻射低，適合安裝在正上面。-vNQ-?mh|52RD.c：urn52FlE觀申心嚴(yán)*W&1E-曬4b鼻m-n-KB1Q第三：匹配設(shè)計手機FM電路輸入部分，不是圖上，不是位于圓心：個恒定的50歐姆，是一個復(fù)數(shù)，在斯密斯圓ticq|Htfr|!IL*InLmgHi/CrXMn豁Ul-.hri.gWfW4痂刪eAU-TF-tT-T44pr尙F(xiàn)3E52RD.com所以，需要調(diào)整天線

6、阻抗和匹配電路來做匹配，這點與手機主天線定制設(shè)計完全一樣。我們建議方案公司，不要貼裝匹配元件，留給天線商來設(shè)計調(diào)試。第四：主板電路設(shè)計主板中很多地方會輻射出FM頻段噪聲，需要加以處理，否則會使得加裝了內(nèi)置天線的整機相比外置天線信噪比低。金屬拉桿外置FM天線或者耳機線，有一段在外面，感應(yīng)的外部信號強于內(nèi)部延伸部分感染的噪聲信號，調(diào)頻信號特征是誰強聽誰的。所以信噪比高些。但是內(nèi)置天線就只能凈化下主板EMI了。否則噪聲大了，效果也不好。主板中喇叭信號要處理下，喇叭中不少金屬線，等效一個低頻天線，其把主板中FM頻段信號輻射出來，被內(nèi)置FM天線近距離接收。我們協(xié)助方案商調(diào)整下濾波參數(shù)，來避免這個影響。其

7、次是液晶部分，有TDK等廠商磁珠，可以吸收信號線和電源部分噪聲。建議不要省略之。第五：收音芯片選擇行業(yè)中公認的靈敏度高、信噪比高的收音芯片商有幾家，價格雖然貴些，但是效果不一般。若采用了一些價格便宜的芯片，那就要在后端設(shè)計中優(yōu)化每個環(huán)節(jié)了，也同樣可以做得出色。第六：效果評判目前內(nèi)置FM收音效果測試，絕大部分廠商采用收音實測方式。由于FM是一種附屬功能，也不象做收音機一樣去測試靈敏度?？柯爜泶蚍忠彩强尚械摹．?dāng)然貨比三家，在同樣地方用不同類天線技術(shù)來測試整機效果是企業(yè)慣常操作模式。建議在弱信號下比較，較真實些。但是，F(xiàn)M發(fā)射功能就可以即刻評判出天線性能之好壞。一些做FM發(fā)射終端商發(fā)現(xiàn)，不同的FM天線接收信號似乎差異不大，這是因為電臺信號強，遮蔽了天線增益和帶寬的差異。一旦發(fā)射信號，這種信號是機器本身產(chǎn)生的，完全可以對應(yīng)十米外接收效果來比較天線性能。且可以變換頻點來判斷帶寬如何。一些地方電臺頻率是固定的，若這些頻段天線增益低，則發(fā)射音樂信號容易被干擾。結(jié)束語：本文涉及到的內(nèi)置FM天線設(shè)計指南，