金屬手機天線解決方案參考-E-report-VerA-20151021

Facingthefuture金屬手機天線解決方案參考VerAByDengzhensheng10/21/2015前言必須加一個前言，寫這個文檔，從時間和周期的角度來說，都將是一個無比浩大的工程，因為在手機圈子里的人都知道，當前手機的技術壓力很大的比例都落到了天線上面，天線工作的壓力絕大比例都落到了金屬機上面，面對一個人人都覺得很艱難的任務，短短的時間上想要搞定一個文檔，后續(xù)帶有金屬ID的手機直接就拿它當作“葵花寶典”套進去用，那是萬萬行不通的，因為ID的推陳出新是不會停止的。所以，這僅僅是拿來參考的。

在這個報告中，將有很多ID結(jié)合天線要求的話，結(jié)構(gòu)上會有很難實現(xiàn)的地方，因為有些整機的厚度是支持不了那么多的；有些是要實現(xiàn)那樣的結(jié)構(gòu)形式，需要采用一些高成本的工藝比如納米注塑工藝；因為本人對結(jié)構(gòu)的淺陋認識，將無法考慮到這些進去，只單純從天線的角度說明如何去規(guī)劃這個天線才是對的。

鑒于本人才疏學淺，如果文中有錯誤的地方，歡迎各位同仁斧正。目錄天線的簡易模型金屬手機的分類三段式金屬電池蓋類型手機天線解決方案金屬邊框類型手機天線解決方案周身全金屬類型手機天線解決方案小結(jié)天線的簡易模型手機天線的簡易模型

由偶極子（dipole）衍化來的手機外置天線模型外置手機天線外置彈簧手機天線天線的簡易模型手機天線的簡易模型

內(nèi)置PIFA天線PIFA天線天線的簡易模型影響PIFA天線效率的幾個關鍵地方凈空高度面積天線參考地的尺寸，形狀(3D)，構(gòu)成其實天線的參考地是主板上的地加上A殼鋼片，加上屏蔽罩，加上攝像頭外鐵框，加上馬達外鐵框，加上所有沒有使用串聯(lián)大電感做隔斷的導體，加上所有使用過并聯(lián)大電容到地的導體……；與其叫做參考地，不如叫另外一條天線臂。專家不一定是對的天線的簡易模型為什么會這樣說？？？既然內(nèi)置天線的鼻祖也是偶極子，那么另外一條輻射臂在哪里呢？很自然，根據(jù)偶極子饋電的規(guī)則，另外一個天線臂就是手機的主板以及和主板外導體的地一起連接的導體了早期功能機A殼都是塑料的，那條臂也就是只有主板自己了（所以很多“專家”都那樣以為了，只跟主板的形狀有關系了）早期山寨機的鋅合金前殼成了一代天線工程師的夢魘但是很多人一直都沒想通的是，現(xiàn)在的智能機，A殼基本都使用了金屬模內(nèi)注塑件來代替，這和早期的山寨鋅合金前殼差異在哪里呢？天線的簡易模型射頻里面的趨膚效應

拋開射頻前端走線不在這里討論，其實影響天線的性能的東西都在外導體上，也就是說另外一條天線臂的性能體現(xiàn)在外表層地的連續(xù)，完整，大小尺寸和屏蔽罩上三段式金屬電池蓋類型手機天線解決方案比較常見的結(jié)構(gòu)形狀三段式金屬電池蓋類型手機天線解決方案天線實現(xiàn)形式

這個是金屬手機里面的最沒有技術含量的，天線誰都會做，誰都懂，和普通的手機天線調(diào)試無異，并且只要抓住影響天線的關鍵地方，金屬的引入反而可以提升天線性能！因為金屬電池蓋的導入反而讓外表面的地變得干凈整潔了！以下是這種形式下影響天線的幾個關鍵點：接地

接地形式首推的是鎖螺絲，其次是導電泡棉壓接，然后是彈片

接地位置的原則是，靠近饋點邊緣必須接；短邊的邊緣接的越多越充分越好；中間和長邊的邊緣盡量選擇接三段式金屬電池蓋類型手機天線解決方案來看一下人家的接地圖片，有獎問答：單電池蓋采用了多少個接地位置？除了圈起來的還有嗎？三段式金屬電池蓋類型手機天線解決方案天線有效面積這里是結(jié)構(gòu)的難點，因為金屬會吃掉天線的有效面積，所以，為了增加天線的可利用區(qū)域，經(jīng)常需要使用LDS來支持天線，另外一方面，面積需求經(jīng)常會要求利用到端面；

除了結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)，layout+ID需要充分考慮EMC的問題三段式金屬電池蓋類型手機天線解決方案超大金屬覆蓋面積---ID，擺件和結(jié)構(gòu)越需要配合天線

當金屬的覆蓋面積不斷加大，希望達到超大的金屬覆蓋感，這時候：

凈空要求越來越嚴

端面可供使用面積要求越大

接地要按天線的要求接（原則見前面）ID不能把器件占據(jù)太多天線凈空區(qū)金屬邊框類型手機天線解決方案常見結(jié)構(gòu)形狀

我們說的金屬邊框類型，是說的邊框金屬，是一個比較廣泛的統(tǒng)稱。只是為了把火腿腸（HTC）和水果六代機器分開，后續(xù)單獨討論。

這種金屬邊框的手機，天線區(qū)域是使用一個裝飾件來區(qū)分后殼金屬和邊框（天線）的，至于電池蓋部分是不是也有中間那一塊金屬，對于天線來說不重要，重要的是這個金屬沒有鋪滿電池蓋，留有裝飾件區(qū)域金屬邊框類型手機天線解決方案天線實現(xiàn)形式

目前為止，沒有任何一家可以做出金屬邊框手機但是又不使用邊框當天線的手機（除了我大華強北）

金屬邊框當作天線的一部分是必須條件推薦的邊框斷法：藍色的為斷開的地方金屬邊框類型手機天線解決方案對應的天線方案1，左邊為WIFI，右邊為GPS，中間為分集，下方為主天線2，上天線需要實現(xiàn)FPC或者LDS和金屬連接到一起，實現(xiàn)天線長度可調(diào)3，下方天線低頻通過匹配調(diào)諧，高頻通過彈片增加一部分高頻走線，并可以通過額外的地腳通過寄生來增加高頻的帶寬4，如果分集不帶低頻需求，左邊第二個螺絲孔通過螺絲接到主板地和A殼地5，如果分集有低頻需求，左邊第二個螺絲孔下方所有主板地和A殼地要去掉，并且需要額外增加彈片增加FPC或LDS走線區(qū)域，這個方式參考下方主天線區(qū)域，也就是信號饋腳要連入金屬，并且要接入FPC或者LDS，接的方式可以有多種，普通彈片，壓接，螺絲固定，只要確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定就可以金屬邊框類型手機天線解決方案外面常見邊框斷法1：1，下天線受手握影響較大，不建議這種斷法；2，只能支持到寬度小于58mm的金屬手機，否則天線偏長，必須要在USB左邊增加一個地腳串大電感到地來減小電長度，（同時這樣是否可能會影響到高頻帶寬？）3，PIFA地腳的FPC充當了高頻輻射臂（loop）圈，所以那條FPC的box下方又放了一條FPC，起著跟上面FPC相同的效果，并且面積越大，高頻帶寬越寬金屬邊框類型手機天線解決方案外面常見邊框斷法2：1，天線方案完全可以按我們的推薦方案直接套進去2，中框推薦長度是48mm，越長信號饋點需要越靠近中間，再長長需要在饋點的遠側(cè)增加地腳，也就是金屬連入主金屬，并且是必須3，接地完全參考本文第二部分對于金屬接地的原則，饋點附近必須接，邊緣位置盡量多接4，如果上天線分集不帶低頻，可以讓中間那條框適當變短，分界白帶距離邊緣的外觀面長度超過15mm，可以考慮天線不需要再增加FPC或者LDS，直接在主板上預留4*10左右的凈空共天線在PCB上走線就可以了金屬邊框類型手機天線解決方案外面常見邊框斷法3：1，vivoX5天線性能其實不好，不推薦這樣斷開2，下天線黃色區(qū)域為饋點接入3，接地完全參考本文第二部分對于金屬接地的原則，饋點附近必須接，邊緣位置盡量多接4，這個參考方案的全部天線走線和小板都是由多層fpc柔性線路板上完成的，為了給音腔騰出空間，這樣，對應的打樣和調(diào)試周期較長，整機的研發(fā)周期需要增加到六個月左右的時間5，左圖紅色區(qū)域為了說明USB中間左側(cè)為假斷實際連起來了的形式，右側(cè)為完全斷開6，左圖中紫色的線是連入到地的走線增加電感到地，在fpc上，作用是為了調(diào)諧，一般來說，調(diào)諧高頻的作用比較明顯7，上天線左側(cè)為三和一，右側(cè)為分集不帶低頻，這種斷法怎么實現(xiàn)天線后續(xù)單獨介紹，但是不是推薦的做法金屬邊框類型手機天線解決方案外面常見邊框斷法4：1，這種上天線的短開方法市面上最常見，并且泛濫，但是在我們的D201/216上面我們已經(jīng)有嘗試，并且從天線的角度上說，不主推這種斷法2，左側(cè)為三合一天線，金屬邊框從背面彈片接入作為GPS的輻射臂，WIFI使用FPC接入正面彈片；事實上這種做法會出現(xiàn)GPS的無源帶寬和效率較好，WIFI帶寬很差3，左側(cè)實現(xiàn)分集的方法很簡單，接入金屬后根據(jù)頻段需求，直接憑借經(jīng)驗選擇一個地點和A殼鎂合金接入就可以，后續(xù)使用匹配電路調(diào)諧就可以實現(xiàn)較好的高頻性能4，如果分集是帶低頻需求的，按PIFA天線的原則，饋電需要擺到攝像頭的右側(cè)，并且，地腳選擇靠近耳機座的地方，否則容易出現(xiàn)三合一天線受分集天線影響較大的情況金屬邊框類型手機天線解決方案外面常見邊框斷法5：1，把這個殼料單獨拿出來說是因為做工比較低廉，在即將上市的魅藍metal中就使用了這個做法2，天線如果上面斷點是隨意的，最主推的做法如下另外一張圖，3，如果上兩個斷點是任意位置斷，那么左側(cè)WIFI的可以盡量短一些，這樣可以實現(xiàn)三個天線性能最大化4，這樣做的好處是可以做出最佳性能的GPS天線，當然這是有條件的，需要控制聽筒到邊框的距離3mm以上5，左圖紅色的區(qū)域是天線必須做好接地處理的地方，其他地方盡量再增加幾處6，這樣的天線做法有一個要求是，分集是不帶低頻的，如果帶低頻，要根據(jù)環(huán)境看是否可能實現(xiàn)金屬邊框類型手機天線解決方案邊框類型天線斷點的原則：1，上面的GPS/WIFI/DIV三個天線，不建議三合一做成一個天線，當然不是沒有可能，是不主推，方法肯定有，后續(xù)單獨介紹2，左邊黑色字體1和2的斷點位置，如果是ID是可以根據(jù)天線需求來斷，將會讓天線變得很簡單，饋點紅色字體1/2/3根據(jù)需求或者擺件變動都是可以的，但是基于目前性能的需求，我們一般優(yōu)先考慮GPS，然后WIFI，然后分集3，從天線上說，頻率越低，需求的長度越長，也就是對金屬長度的需求有如下幾種關系：GPS≥分集（1/2/3/7/38/39/40/41）＞W(wǎng)IFI分集（1/2/3/7/38/39/40/41并含17/20/28）＞GPS＞W(wǎng)IFI分集（1/2/3/7/38/39/40/41）+CDMA＞GPS＞W(wǎng)IFI4，如果上面的第一種頻段需求，每一個方案都使用loop（饋點到地點相當于走了一個圈）方案，天線風險最小，并且性能良好5，左