最新-手機(jī)天線設(shè)計(jì)淺談-課件

手機(jī)天線設(shè)計(jì)__淺談一、天線的功能：二、天線的類型：三、天線設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：四、金屬器件對(duì)天線的影響：五、天線支架設(shè)計(jì)：六、材料：xxxxx12/24/20221手機(jī)天線設(shè)計(jì)__淺談一、天線的功能：xxxxx12/17一、天線功能無(wú)線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過(guò)饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接下來(lái)（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過(guò)饋線送到無(wú)線電接收機(jī)?？梢姡炀€是發(fā)射和接收電磁波的一個(gè)重要的無(wú)線電設(shè)備，沒有天線也就沒有無(wú)線電通信。手機(jī)不間斷地與基站聯(lián)系，依靠天線接受和發(fā)射天磁波，天線釋放出的電磁輻射功率約440微瓦/平方厘米，天線的設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)上需要考慮天線的效率和SAR，對(duì)于各頻段天線效率基本要求在30%以上。12/24/20222一、天線功能無(wú)線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過(guò)饋線（電纜）二、天線的類型一、按外觀分類：外置天線和內(nèi)置天線二、按手機(jī)通訊制式分為：GSM:900MHzDCS:850MHzPCS:1800MHzCDMA1X:800MHzWCDMA:2100MHz12/24/20223二、天線的類型一、按外觀分類：外置天線和內(nèi)置天線12/17/內(nèi)置天線主要種類PIFAantennaMonopoleantennaChipsetantenna12/24/20224內(nèi)置天線主要種類PIFAantenna12/17/2022A、外置天線空間要求CDMA:線圈尺寸?5.2*14mm

GSM&DCS:線圈尺寸?5.2*14mm

GSM&DCS&PCS:線圈尺寸?5.2*15mm

GSM&DCS&PCS&WCDMA:線圈尺寸?5.2*15mm

CDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA:線圈尺寸?5.2*15mm三、天線設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)12/24/20225A、外置天線空間要求三、天線設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)12/17/2022B、PIFA天線空間要求PHS:H>6.5mmA>200mm2CDMA:H>7.0mmA>400mm2GSM&DCS:H>7.0mmA>450mm2GSM&DCS&PCS:H>7.0mmA>550mm2GSM&DCS&PCS&WCDMA:H>7.5mmA>650mm2CDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA:H>8.0mmA>750mm212/24/20226B、PIFA天線空間要求PHS:H>6.5mmA>2L=35~40w=15~25H=6~8FeedpinshortpinGroundAntennaPIFA天線設(shè)計(jì)參考12/24/20227L=35~40w=15~25H=6~8FeedpinshoC、Monopole天線空間要求PHS:Ground鏤空5mm天線空間20*3mm

CDMA:Ground鏤空5mm天線空間30*5mm

GSM&DCS:Ground鏤空7mm天線空間30*7mm

GSM&DCS&PCS:Ground鏤空8mm天線空間30*7mmGSM&DCS&PCS&WCDMA:

Ground鏤空12mm天線空間30*7mmCDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA:Ground鏤空12mm天線空間30*7mm12/24/20228C、Monopole天線空間要求PHS:Ground鏤空Monopole天線設(shè)計(jì)參考12/24/20229Monopole天線設(shè)計(jì)參考12/17/2022912/24/20221012/17/202210手機(jī)內(nèi)置天線形式比較12/24/202211手機(jī)內(nèi)置天線形式比較12/17/202211主板設(shè)計(jì)(主要是內(nèi)置天線)手機(jī)PCB的尺寸對(duì)天線影響很大，(直板機(jī))一般要求長(zhǎng)在90-120mm左右，寬在35-50mm左右。某些超薄機(jī)出于設(shè)計(jì)考慮，尺寸很短，建議在電池下面鋪金屬板，與PCBGround充分連接，保證PCB的尺寸。12/24/202212主板設(shè)計(jì)(主要是內(nèi)置天線)手機(jī)PCB的尺寸對(duì)天線影響很大，(PIFA饋點(diǎn)的位置12/24/202213PIFA饋點(diǎn)的位置12/17/202213Monopole饋點(diǎn)的位置12/24/202214Monopole饋點(diǎn)的位置12/17/202214超薄直板手機(jī)應(yīng)用PIFA的方案PIFA的GroundPIFA的Patch饋電接地PCB帶地LCD電池如果receiver在此空間內(nèi)部，則地上可以開出音孔12/24/202215超薄直板手機(jī)應(yīng)用PIFA的方案PIFA的GroundPIFA超薄直板手機(jī)應(yīng)用PIFA的方案把PCB在天線區(qū)域截?cái)?，用一塊良好接地的金屬片緊貼手機(jī)Top面，使得PIFA的地降低；PIFA的patch則貼近Bottom面，這樣可以充分利用手機(jī)內(nèi)部的厚度。PIFA的高度要求還是不難滿足的。此種方案的缺點(diǎn)在于LCD的位置偏低，如果ID設(shè)計(jì)的賣點(diǎn)是大LCD且位置偏高，則不適合這種設(shè)計(jì)。12/24/202216超薄直板手機(jī)應(yīng)用PIFA的方案把PCB在天線區(qū)域截?cái)啵靡粔K超薄直板手機(jī)應(yīng)用單極天線的方案饋電PCB帶地LCDReceiver凈空區(qū)～8mm至少5mm此空間可以放沒有金屬底座的Camerasensor12/24/202217超薄直板手機(jī)應(yīng)用單極天線的方案饋電PCB帶地LCDRecei超薄直板手機(jī)應(yīng)用單極天線的方案采用單極天線方案的要點(diǎn)是有一塊凈空區(qū)域在板的端部，凈空區(qū)域一般寬8mm。該區(qū)域沒有地，且一般沒有器件進(jìn)入?？紤]ID設(shè)計(jì)要求出音孔不能太低，speaker或者receiver勢(shì)必要進(jìn)入上述的凈空區(qū)域。折中的設(shè)計(jì)是不可避免的。問(wèn)題在于尋求一個(gè)兩方面都可接受的平衡點(diǎn)。根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)判斷認(rèn)為，磁聲器件在單極天線的凈空區(qū)域內(nèi)，在手機(jī)厚度方向拉遠(yuǎn)器件和天線的垂直距離沒有明顯的好處且增加手機(jī)厚度；而沿手機(jī)主板長(zhǎng)度方向移動(dòng)器件是有巨大作用的，2mm的距離足以增加1dBi的增益。此種結(jié)構(gòu)布局LCD可以放得較高，ID設(shè)計(jì)都比較符合時(shí)尚，但單極天線的性能可能由于較少的凈空區(qū)，其它器件的影響，會(huì)大幅度的降低。12/24/202218超薄直板手機(jī)應(yīng)用單極天線的方案采用單極天線方案的要點(diǎn)是有一塊Speaker和Receiver的影響Speaker和Receiver中間是一個(gè)線圈，長(zhǎng)度約在40-50mm左右，加上不同長(zhǎng)度的信號(hào)線可在不同的頻段產(chǎn)生諧振，降低天線性能。Speaker和Receiver本身的高頻音頻信號(hào)會(huì)在低頻段產(chǎn)生干擾。一般在兩根信號(hào)線上各串聯(lián)一個(gè)100nH電感，可有效消除其影響。100nH四、金屬器件對(duì)天線的影響12/24/202219Speaker和Receiver的影響100nH四、金屬器件Motor和Camera的影響Motor對(duì)天線性能影響很大，特別是在工作狀態(tài)(震動(dòng))下。因此一般要求其距離天線饋點(diǎn)在10mm以上，同時(shí)為了提高天線效率等，天線在Motor上方周圍區(qū)域盡量不布線。Camera正常情況下影響很小，但有時(shí)Flash的引線FPC過(guò)長(zhǎng)，會(huì)干擾到天線，故FPC長(zhǎng)度越短越好。12/24/202220Motor和Camera的影響12/17/202220裝飾件的影響機(jī)殼周框（上蓋和下殼）和天線附近經(jīng)常會(huì)有金屬裝飾件或電鍍裝飾件，如果它們的尺寸和工作頻段波長(zhǎng)成比例，會(huì)對(duì)天線產(chǎn)生極大干擾。圖一周框電鍍層使功率和靈敏度下降3dB，故在兩肩部分截?cái)?。圖二為Camera周圍的裝飾件，尺寸較大，靈敏度下降了5dB，后整體尺寸減小一圈后影響消失。電鍍截?cái)?，改善性能整體尺寸減小一圈后，干擾消失。12/24/202221裝飾件的影響機(jī)殼周框（上蓋和下殼）和天線附近經(jīng)常會(huì)有金屬裝飾特殊設(shè)計(jì)的案例MotoV3面世后，很多DesignHouse仿照其進(jìn)行設(shè)計(jì)，出來(lái)的結(jié)果GSM功率很差，不是其機(jī)板設(shè)計(jì)問(wèn)題，而是出在Ground的延伸上。類似手機(jī)天線都位于下端，打開狀態(tài)時(shí)，上板和下板連接起來(lái)長(zhǎng)度太長(zhǎng)，約160mm，影響了GSM頻段的輻射。研究V3手機(jī)可以發(fā)現(xiàn)，即使連接前后板的FPC斷開，兩者的Ground也是連通的，整個(gè)金屬外殼和板子的Ground是一體的，這樣電流回流實(shí)際上就縮短了板子實(shí)際尺寸，保證了GSM頻段的性能。類似手機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要保證FPC連接前后板，還要在板子另一側(cè)把Ground也連通。12/24/202222特殊設(shè)計(jì)的案例MotoV3面世后，很多DesignHou五、天線支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1、支架平面2、熱熔柱3、支架固定4、天線彈片12/24/202223五、天線支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1、支架平面12/17/20221、支架平面支架平面:盡量是完整的平面或連續(xù)的曲面。曲面上的天線需隨曲面弧度進(jìn)行折彎，容易出現(xiàn)天線與支架間不貼和，有縫隙。若貼和不穩(wěn)定會(huì)影響天線性能，也容易與外殼有干涉。12/24/2022241、支架平面支架平面:盡量是完整的平面或連續(xù)的曲面。曲面上的2、熱熔柱熱熔柱的作用：將天線定位以及天線與支架的固定。在支架設(shè)計(jì)時(shí)需要預(yù)留出來(lái)天線的高度及熱熔柱熱熔后的高度。天線厚0.2mm，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常要求熱熔柱熱熔后與天線的距離保持在0.3mm。即，需要預(yù)留出至少0.5mm的高度，以避免與殼體有干涉。天線彈片處的熱熔柱較重要，一般會(huì)設(shè)計(jì)直徑為1.2mm。12/24/2022252、熱熔柱熱熔柱的作用：將天線定位以及天線與支架的3、支架固定熱熔柱的作用：將天線定位以及天線與支架的固定。在支架設(shè)計(jì)時(shí)需要預(yù)留出來(lái)天線的高度及熱熔柱熱熔后的高度。天線厚0.2mm，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常要求熱熔柱熱熔后與天線的距離保持在0.3mm。即，需要預(yù)留出至少0.5mm的高度，以避免與殼體有干涉。天線彈片處的熱熔柱較重要，一般會(huì)設(shè)計(jì)直徑為1.2mm。12/24/2022263、支架固定熱熔柱的作用：將天線定位以及天線與支架亦可以設(shè)計(jì)用鏍釘固定支架與PCB板，但鏍釘是金屬件，會(huì)對(duì)天線有一定影響。支架與殼體固定，存在著雙重定位，即支架與PCB的定位，支架與殼體的定位。需要定位準(zhǔn)確以保證天線彈片與饋點(diǎn)的良好接觸。12/24/202227亦可以設(shè)計(jì)用鏍釘固定支架與PCB板，但鏍釘是4、天線彈片饋點(diǎn)位置需RF工程師與硬件工程師討論確定，PAD尺寸至少保證在3×3mm，PAD間距保持在1.5mm以上。支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也需考慮到PAD位置，天線和PAD需要合適的距離，以保證天線和PAD的良好接觸。12/24/2022284、天線彈片饋點(diǎn)位置需RF工程師與硬件工程師六、材料1、支架材料：天線支架使用的材料主要有ABS、PC、二者比較，ABS塑性好，PC材料的硬度高。材料會(huì)根據(jù)結(jié)構(gòu)選用，亦可根據(jù)硬件要求，做成透明，以方便觀察支架下的元器件。2、天線材料：一般采用鈹銅，磷青銅，硬度分為H、H/2、H/4。厚度一般采用0.2mm或0.15mm。也可用不銹鋼片和FPC12/24/202229六、材料1、支架材料：2、天線材料：12/17/202229謝謝！鄭宗波12/24/202230謝謝！鄭宗波12/17/202230

手機(jī)天線設(shè)計(jì)__淺談一、天線的功能：二、天線的類型：三、天線設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：四、金屬器件對(duì)天線的影響：五、天線支架設(shè)計(jì)：六、材料：xxxxx12/24/202231手機(jī)天線設(shè)計(jì)__淺談一、天線的功能：xxxxx12/17一、天線功能無(wú)線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過(guò)饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接下來(lái)（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過(guò)饋線送到無(wú)線電接收機(jī)?？梢姡炀€是發(fā)射和接收電磁波的一個(gè)重要的無(wú)線電設(shè)備，沒有天線也就沒有無(wú)線電通信。手機(jī)不間斷地與基站聯(lián)系，依靠天線接受和發(fā)射天磁波，天線釋放出的電磁輻射功率約440微瓦/平方厘米，天線的設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)上需要考慮天線的效率和SAR，對(duì)于各頻段天線效率基本要求在30%以上。12/24/202232一、天線功能無(wú)線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過(guò)饋線（電纜）二、天線的類型一、按外觀分類：外置天線和內(nèi)置天線二、按手機(jī)通訊制式分為：GSM:900MHzDCS:850MHzPCS:1800MHzCDMA1X:800MHzWCDMA:2100MHz12/24/202233二、天線的類型一、按外觀分類：外置天線和內(nèi)置天線12/17/內(nèi)置天線主要種類PIFAantennaMonopoleantennaChipsetantenna12/24/202234內(nèi)置天線主要種類PIFAantenna12/17/2022A、外置天線空間要求CDMA:線圈尺寸?5.2*14mm

GSM&DCS:線圈尺寸?5.2*14mm

GSM&DCS&PCS:線圈尺寸?5.2*15mm

GSM&DCS&PCS&WCDMA:線圈尺寸?5.2*15mm

CDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA:線圈尺寸?5.2*15mm三、天線設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)12/24/202235A、外置天線空間要求三、天線設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)12/17/2022B、PIFA天線空間要求PHS:H>6.5mmA>200mm2CDMA:H>7.0mmA>400mm2GSM&DCS:H>7.0mmA>450mm2GSM&DCS&PCS:H>7.0mmA>550mm2GSM&DCS&PCS&WCDMA:H>7.5mmA>650mm2CDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA:H>8.0mmA>750mm212/24/202236B、PIFA天線空間要求PHS:H>6.5mmA>2L=35~40w=15~25H=6~8FeedpinshortpinGroundAntennaPIFA天線設(shè)計(jì)參考12/24/202237L=35~40w=15~25H=6~8FeedpinshoC、Monopole天線空間要求PHS:Ground鏤空5mm天線空間20*3mm

CDMA:Ground鏤空5mm天線空間30*5mm

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GSM&DCS&PCS:Ground鏤空8mm天線空間30*7mmGSM&DCS&PCS&WCDMA:

Ground鏤空12mm天線空間30*7mmCDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA:Ground鏤空12mm天線空間30*7mm12/24/202238C、Monopole天線空間要求PHS:Ground鏤空Monopole天線設(shè)計(jì)參考12/24/202239Monopole天線設(shè)計(jì)參考12/17/2022912/24/20224012/17/202210手機(jī)內(nèi)置天線形式比較12/24/202241手機(jī)內(nèi)置天線形式比較12/17/202211主板設(shè)計(jì)(主要是內(nèi)置天線)手機(jī)PCB的尺寸對(duì)天線影響很大，(直板機(jī))一般要求長(zhǎng)在90-120mm左右，寬在35-50mm左右。某些超薄機(jī)出于設(shè)計(jì)考慮，尺寸很短，建議在電池下面鋪金屬板，與PCBGround充分連接，保證PCB的尺寸。12/24/202242主板設(shè)計(jì)(主要是內(nèi)置天線)手機(jī)PCB的尺寸對(duì)天線影響很大，(PIFA饋點(diǎn)的位置12/24/202243PIFA饋點(diǎn)的位置12/17/202213Monopole饋點(diǎn)的位置12/24/202244Monopole饋點(diǎn)的位置12/17/202214超薄直板手機(jī)應(yīng)用PIFA的方案PIFA的GroundPIFA的Patch饋電接地PCB帶地LCD電池如果receiver在此空間內(nèi)部，則地上可以開出音孔12/24/202245超薄直板手機(jī)應(yīng)用PIFA的方案PIFA的GroundPIFA超薄直板手機(jī)應(yīng)用PIFA的方案把PCB在天線區(qū)域截?cái)?，用一塊良好接地的金屬片緊貼手機(jī)Top面，使得PIFA的地降低；PIFA的patch則貼近Bottom面，這樣可以充分利用手機(jī)內(nèi)部的厚度。PIFA的高度要求還是不難滿足的。此種方案的缺點(diǎn)在于LCD的位置偏低，如果ID設(shè)計(jì)的賣點(diǎn)是大LCD且位置偏高，則不適合這種設(shè)計(jì)。12/24/202246超薄直板手機(jī)應(yīng)用PIFA的方案把PCB在天線區(qū)域截?cái)?，用一塊超薄直板手機(jī)應(yīng)用單極天線的方案饋電PCB帶地LCDReceiver凈空區(qū)～8mm至少5mm此空間可以放沒有金屬底座的Camerasensor12/24/202247超薄直板手機(jī)應(yīng)用單極天線的方案饋電PCB帶地LCDRecei超薄直板手機(jī)應(yīng)用單極天線的方案采用單極天線方案的要點(diǎn)是有一塊凈空區(qū)域在板的端部，凈空區(qū)域一般寬8mm。該區(qū)域沒有地，且一般沒有器件進(jìn)入?？紤]ID設(shè)計(jì)要求出音孔不能太低，speaker或者receiver勢(shì)必要進(jìn)入上述的凈空區(qū)域。折中的設(shè)計(jì)是不可避免的。問(wèn)題在于尋求一個(gè)兩方面都可接受的平衡點(diǎn)。根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)判斷認(rèn)為，磁聲器件在單極天線的凈空區(qū)域內(nèi)，在手機(jī)厚度方向拉遠(yuǎn)器件和天線的垂直距離沒有明顯的好處且增加手機(jī)厚度；而沿手機(jī)主板長(zhǎng)度方向移動(dòng)器件是有巨大作用的，2mm的距離足以增加1dBi的增益。此種結(jié)構(gòu)布局LCD可以放得較高，ID設(shè)計(jì)都比較符合時(shí)尚，但單極天線的性能可能由于較少的凈空區(qū)，其它器件的影響，會(huì)大幅度的降低。12/24/202248超薄直板手機(jī)應(yīng)用單極天線的方案采用單極天線方案的要點(diǎn)是有一塊Speaker和Receiver的影響Speaker和Receiver中間是一個(gè)線圈，長(zhǎng)度約在40-50mm左右，加上不同長(zhǎng)度的信號(hào)線可在不同的頻段產(chǎn)生諧振，降低天線性能。Speaker和Receiver本身的高頻音頻信號(hào)會(huì)在低頻段產(chǎn)生干擾。一般在兩根信號(hào)線上各串聯(lián)一個(gè)100nH電感，可有效消除其影響。100nH四、金屬器件對(duì)天線的影響12/24/202249Speaker和Receiver的影響100nH四、金屬器件Motor和Camera的影響Motor對(duì)天線性能影響很大，特別是在工作狀態(tài)(震動(dòng))下。因此一般要求其距離天線饋點(diǎn)在10mm以上，同時(shí)為了提高天線效率等，天線在Motor上方周圍區(qū)域盡量不布線。Camera正常情況下影響很小，但有時(shí)Flash的引線FPC過(guò)長(zhǎng)，會(huì)干擾到天線，故FPC長(zhǎng)度越短越好。12/24/202250Motor和Camera的影響12/17/202220裝飾件的影響機(jī)殼周框（上蓋和下殼）和天線附近經(jīng)常會(huì)有金屬裝飾件或電鍍裝飾件，如果它們的尺寸和工作頻段波長(zhǎng)成比例，會(huì)對(duì)天線產(chǎn)生極大干擾。圖一周框電鍍層使功率和靈敏度下降3dB，故在兩肩部分截?cái)唷D二為Camera周圍的裝飾件，尺寸較大，靈敏度下降了5dB，后整體尺寸減小一圈后影響消失。電鍍截?cái)?，改善性能整體尺寸減小一圈后，干擾消失。12/24/202251裝飾件的影響機(jī)殼周框（上蓋和下殼）和天線附近經(jīng)常會(huì)有金屬裝飾特殊設(shè)計(jì)的案例MotoV3面世后，很多DesignHouse仿照其進(jìn)行設(shè)計(jì)，出來(lái)的結(jié)果GSM功率很差，不是其機(jī)板設(shè)計(jì)問(wèn)題，而是出在Ground的延伸上。類似手機(jī)天線都位于下端，打開狀態(tài)時(shí)，上板和下板連接起來(lái)長(zhǎng)度太長(zhǎng)，約160mm，影響了GSM頻段的輻射。研究V3手機(jī)可以發(fā)現(xiàn)，即使連接前后板的FPC斷開，兩者的Ground也是連通的，整個(gè)金屬外殼和板子的Ground是一體的，這樣電流回流實(shí)際上就縮短了板子實(shí)際尺寸，保證了GSM頻段的性能。類似手機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要保證FPC連接前后板，還要在板子另一側(cè)把Ground也連通。12/24/202252特殊設(shè)計(jì)的案例MotoV3面世后，很多DesignHou五、天線支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1、支架平面2、熱熔柱3、支架固定4、天線彈片12/24/202253五、天線支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1、支架平面12/17/20221、支架平面支架平面:盡量是完整的平面或連續(xù)的曲面。曲面上的天線需隨曲面弧度進(jìn)行折彎，容易出現(xiàn)天線與支架間不貼和，有縫隙。若貼和不穩(wěn)定會(huì)影響天線性能，也容易與外殼有干涉。12/24/2022541、支架平面支架平面:盡量是完整的平面或連續(xù)的曲面。曲面上的2、熱熔柱熱熔