天線失效分析

天線失效分析第1頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月一手機(jī)天線基本參數(shù)

手機(jī)天線是屬于機(jī)構(gòu)電子學(xué)科﹐手機(jī)在發(fā)送接收信號時性能的好壞﹐一定程度上取決于天線部分的設(shè)計。同時結(jié)構(gòu)空間(面積﹐高度)也影響著天線性能﹐比如效率﹐帶寬。還存在其它器件(LDO,LCD,BatteryFDCSpeaker)影響等因素﹐主要是(SensitivityTRP)。第2頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月一手機(jī)天線基本參數(shù)頻帶：網(wǎng)絡(luò)分析儀(校正過的)單端口測S11﹐小于-10db所覆蓋的頻段?；夭〒p耗﹕網(wǎng)絡(luò)分析儀(校正過的)單端口測S11﹐頻段內(nèi)小于-10db。第3頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月一手機(jī)天線基本參數(shù)輻射效率﹕天線輻射功率與輸入到天線上的功率之比。阻抗：天線饋電點的阻抗﹐也是輸入高頻電壓與高頻電流之比。阻抗匹配﹕天線阻抗等于傳輸線的特性阻抗﹐即滿足阻抗匹配﹐此時天線可以獲得最大功率。增益(Gain)系數(shù)﹕需要在至少80dBm隔離屏蔽室內(nèi)進(jìn)行測量﹐在相同標(biāo)準(zhǔn)天線(無方向性)和測待測天線輸入功率下﹐待測天線在最大輻射方向上某點功率密度與標(biāo)準(zhǔn)天線在該點產(chǎn)生功率密度比值。第4頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月二手機(jī)天線失效模式2.1天線帶寬過窄﹕即網(wǎng)絡(luò)分析儀測S11參數(shù)小于-10db所覆蓋的頻段范圍﹐有些天線放低要求做到小于-8db.

天線空間與頻段是密切相關(guān)﹐其預(yù)留空間﹕W(15-25mm)L(35-45mm)H(6-8mm),其中H決定天線諧振頻率帶寬﹐WL決定天線最低頻率。第5頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月二手機(jī)天線失效模式2.2天線阻抗不能匹配﹕用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試天線阻抗﹐通過Smith圖讀取天線阻抗R+JX,發(fā)現(xiàn)X很大﹐R與50相差甚遠(yuǎn)。顯然天線匹配失調(diào)。此時天線反射系數(shù)很大﹐效率會很小。

第6頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月二手機(jī)天線失效模式2.2怎樣解決天線阻抗不匹配﹕

2.2.1.整體從天線諧振長度把握

從諧振頻率求取波長﹐其1/4波長處為其諧振長度﹐而其諧振長度約比1/4波長小﹐借助網(wǎng)絡(luò)儀實地調(diào)節(jié)。

2.2.2.從接地片微調(diào)阻抗虛部饋電柱和短路柱是一段雙線傳輸線﹐短路柱能將天線部分容抗變?yōu)楦锌供o從而將天線虛部彼此抵消至0﹐達(dá)到50歐姆阻抗匹配。從當(dāng)饋電柱和短路柱之間距離﹐Smith圖得到阻抗作明顯改變。第7頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月二手機(jī)天線失效模式2.2怎樣解決天線阻抗不匹配﹕

2.2.3.匹配網(wǎng)絡(luò)微調(diào)天線阻抗﹕電感電容電路設(shè)計﹐得到電抗特性﹐迭加于天線阻抗。一般在手機(jī)打板前﹐會預(yù)留天線匹配網(wǎng)絡(luò)空間。常見L型和Π型。

第8頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月三手機(jī)天線Active失效模式3.1天線遠(yuǎn)場測試失效

天線有源測試主要是OTA遠(yuǎn)場測試﹐SAR近場測試。遠(yuǎn)場定義﹕R>D^2/λ﹐天線以點源發(fā)出可以這樣認(rèn)為﹐天線是首尾相連偶極子單元連接﹐各偶極子在遠(yuǎn)場某點處測試輻射迭加﹐其輻射方位角各有不同﹐均予以忽約﹐所以手機(jī)天線同偶極子具有類似方向圖---蘋果型

第9頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月三手機(jī)天線Active失效模式3.1天線遠(yuǎn)場測試失效

手機(jī)天線我們最理想是3D場型圖是全向的﹐精密偶機(jī)子蘋果。單獨(dú)天線測量場型圖是很容易做到很好﹐但沒有用。必須在手機(jī)內(nèi)置的環(huán)境下測量﹐所以與其說測量天線場型圖好壞﹐不如說在多諧振頻率下﹐測量手機(jī)內(nèi)部器件構(gòu)造對天線場型圖影響﹕

第10頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月三手機(jī)天線Active失效模式3.1天線遠(yuǎn)場測試失效

TRPTIS測量﹐從本質(zhì)上講測量手機(jī)內(nèi)部器件構(gòu)造對天線輻射接受信號強(qiáng)弱空間分布﹐不同的角度﹐相同本質(zhì)。

TRPTIS存在問題﹐從以下方面尋找原因﹕

第11頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月三手機(jī)天線Active失效模式3.1天線遠(yuǎn)場測試失效

1.天線自身布線分布﹐主要是拐角﹐間距﹐多頻擴(kuò)展間干擾。

2.周圍器件對天線影響。

1天線周圍是否有馬達(dá)﹐Speaker,Receiver,攝像頭FPC的屏蔽

2.天線附近結(jié)構(gòu)面是否有涂導(dǎo)電漆等導(dǎo)電物質(zhì)。

3.天線與FPC邊緣是否有7mm距離,與電池有5mm距離

第12頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月三手機(jī)天線Active失效模式3.1天線遠(yuǎn)場測試失效

4.天線饋點焊盤不小于2mm*3mm

第13頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月三手機(jī)天線Active失效模式3.2天線近場測試失效

SAR測試

SAR屬于近場測試﹐R<D^2/λ近場范圍內(nèi)﹐天線不能視作點源輻射單元。

第14頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月三手機(jī)天線Active失效模式3.2天線近場測試失效

SAR測試特定介電常數(shù)為4.2組織液模擬人腦﹕

第15頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月三手機(jī)天線Active失效模式3.2天線近場測試失效

SAR的定義是：手機(jī)和基站正常通話﹐模擬人腦一定物質(zhì)密度（ρ）下的單位體積單元（dV）中單位物質(zhì)（dm）吸收（耗損）的單位電磁能量（dW）對時間求導(dǎo)數(shù)。

從大約300MHz到幾GHz的頻率范圍，人腦能量吸收會出現(xiàn)較明顯的局部性和不均勻特征，容易引起人體不適應(yīng)﹐美國標(biāo)準(zhǔn)1.6mW/g歐洲標(biāo)準(zhǔn)2mW/g。SAR值偏高超過標(biāo)準(zhǔn)而失效。

第16頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月三手機(jī)天線Active失效模式3.2天線近場測試失效怎樣從SAR失效改進(jìn)﹕a記錄SAR值﹐以及所對應(yīng)頻點。b用網(wǎng)絡(luò)儀觀察回?fù)p﹐并記錄10dBm頻點品。c判斷應(yīng)該將-10dBm覆蓋頻段左或右稍作移動d適度增加或減少布線長度﹐并觀察覆蓋頻段規(guī)律。e再次SAR測試。

第17頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月三手機(jī)天線Active失效模式3.2天線近場測試失效

天線效率a.天線阻抗匹配阻抗匹配差﹐直接導(dǎo)致過多能量被反射。b.天線電磁能量不能很好輻射出去﹐而是矢量迭加